ГЕОХИМИЯ, 2007, № 2, с. 159-179
СОСТАВЫ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ КИВАККСКОГО РАССЛОЕННОГО МАССИВА (СЕВЕРНАЯ КАРЕЛИЯ) И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВАРИАЦИЙ СОСТАВА МИНЕРАЛОВ ПОДЗОНЫ РИТМИЧЕСКОГО ПЕРЕСЛАИВАНИЯ
© 2007 г. Я. В. Бычкова*, Е. В. Коптев-Дворников*, Н. Н. Коненкова**, Е. Е. Каменева*
*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Геологический факультет
119992, Москва, Ленинские горы e-mail: yanab@geol.msu.ru **Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991, Москва, ул. Косыгина, 19 Поступила в редакцию 07.07.2005 г.
Исследованы составы породообразующих минералов расслоенного интрузива Кивакка. По разрезу интрузива отмечено увеличение железистости оливинов, уменьшение магнезиальности пироксенов и содержания анортита в плагиоклазе, что отражает фракционирование материнского расплава. Особое внимание уделено вариациям состава минералов ритмически расслоенной толщи. Разработана методика достоверного определения состава пироксенов до образования структур распада твердых растворов (индивидуально для ортопироксенов и клинопироксенов). Состав минералов в зоне переслаивания меланократовых и мезо- лейкократовых норитов практически не меняется, что не противоречит результатам математического моделирования, по данным которого, на этапе кристаллизации бронзит-плагиоклазовой котектики #Mg бронзита и An плагиоклаза меняются в пределах 5 номеров. Наиболее информативными оказались вариации содержания примесей в кумулятивных и интеркумулятивных клинопироксенах. Установлено, что содержание хрома в кумулятивных авгитах значимо меньше, чем в интеркумулятивных, что не соответствует законам фракционирования и позволяет считать, что породы с кумулятивным клинопироксеном образовались из расплава более высокой степени фракционирования, чем интеркумулятивный расплав сопряженных слоев.
Закономерности изменения составов минералов в свете теории кристаллизационной дифференциации магматического расплава отражают процесс эволюции магмы при ее застывании в магматической камере. В ходе кристаллизации и осаждения из магмы твердой фазы происходит постепенное изменение состава остаточного расплава, связанное с перераспределением компонентов между расплавом и вновь образующимися минералами. Фракционирование магмы, прежде всего, проявляется в закономерной последовательности кристаллизации минералов и смене кумулятивных парагенезисов в зависимости от состава материнского расплава [1]. Как правило, первым в расслоенных интрузивах образуется оливин (предполагается, что магма внедряется с кристаллами интрателлурического оливина). Далее кристаллизуются различные (в зависимости от состава родоначальной магмы) более низкотемпературные минералы и парагенезисы минералов. В свою очередь процесс кристаллизации парагенезисов сопровождается изменением составов котектических минералов (скрытая рас-слоенность) - увеличением железистости пироксенов и уменьшением основности плагиоклаза.
Особая роль отводится скрытой расслоенности в ритмически переслаивающихся породах расслоенных массивов. Природа ритмичности до сих пор остается спорным вопросом, и на сегодняшний день существует порядка 20 гипотез образования ритмичности в расслоенных интрузивах [2]. Вариации составов минералов являются индикаторами изменения условий кристаллизации, а интерпретация наблюдаемых закономерностей этих вариаций служит основанием для подтверждения или опровержения тех или иных гипотез.
Опубликовано много работ по комплексному исследованию участков ритмического переслаивания, в которых исследуется также и скрытая расслоенность [3, 6 и др.]. Анализ этих материалов показал, что при общем сходстве расслоенных массивов, строение ритмически расслоенных горизонтов зачастую имеют свои индивидуальные особенности для каждого интрузива. К тому же в большинстве работ данные по составу минералов приводятся для рудных зон, которые затрагивают лишь небольшие участки ритмически расслоенного разреза (например, [3] и др.). Целью настоящей работы было изучение закономерностей изменения состава породообразующих мине-
ралов всего Киваккского интрузива и детальное исследование состава минералов полного разреза ритмического переслаивания мезократовых и ме-ланократовых норитов Норитовой зоны Киваккского интрузива.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ КИВАККСКОГО ПЛУТОНА. ЕГО ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ И ФОРМА
Интрузив Кивакка расположен в Северной Карелии (рис. 1) и входит в Олангскую группу расслоенных перидотит-габбро-норитовых интрузивов. Вмещающими породами являются мигматизиро-ванные биотитовые и амфиболовые гнейсы, грани-то-гнейсы и гранодиоритогнейсы верхнего архея [7, 8]. Интрузив Кивакка представляет первоначально вертикальный опрокинутый конус с рассчитанной высотой оси около 3900 м и углом при вершине 80°. В современном положении интрузива ось имеет наклон около 40° на северо-запад таким образом, что верхняя часть конуса, представленная расслоенной серией от боковой (по сути нижней) закалочной зоны до кровли, находится на поверхности.
Строение Киваккского интрузива характеризуется анизотропностью и расслоенностью. Видимая мощность массива в центральной части достигает ~2000 м. Возраст массива по изотопным определениям составляет 2420 ± 23 млн. лет метод) и 2444 ± 1 млн. лет (И-РЬ метод) [9, 11].
В основу крупномасштабной стратиграфии Расслоенной Серии положен принцип кумулятивных парагенезисов [7]. Снизу вверх в Расслоенной Серии по набору кумулятивных фаз выделяются Зоны Оливинитов, Норитов, Габбро-норитов и Габбро-норитов с пижонитом (рис. 1). При изучении пород Киваккского интрузива нами используется кумулятивная номенклатура, достоинства которой для горных пород расслоенных интрузивов очевидны. Выделение в породах кумулятивного и интеркумулятивного парагенезисов позволяет однозначно определять последовательность ликвидусных ассоциаций в вертикальных разрезах интрузивов.
Нижняя приконтактовая Зона (НПЗ) сложена главным образом габбро-норитами (бронзит-пла-гиоклаз-авгитовый кумулятивный парагенезис). Мощность этой зоны составляет не более 100 м. Снизу вверх по разрезу наблюдается переход к Расслоенной Серии через переслаивание с обратным порядком смены кумулятивных парагенезисов (от габбро-норитов к оливинитам). Видимая мощность участка переслаивания составляет 15 м.
Мощность Расслоенной Серии составляет около 1700 м.
Оливинитовая Зона (ОЗ) залегает в основании Расслоенной серии. Преобладающими кумулятивным минералом в зоне является оливин (оливино-
вый кумулятивный парагенезис). Мощность ОЗ составляет 400 м. В верхних 50 м заметную роль играет кумулятивный бронзит, осуществляющий переход к Норитовой зоне через переслаивание гарцбургитов (оливин-бронзитовый парагенезис) и бронзититов (бронзитовый парагенезис). Мощность переслаивания составляет 20-30 м. Мы предполагаем, что невскрытая нижняя часть конуса представлена оливинитами.
Норитовая Зона достигает мощности 700 м. Кумулятивными минералами в зоне являются бронзит и плагиоклаз, вариациями соотношений и размеров которых и определяется главным образом разнообразие пород. Преобладающими породами являются нориты (бронзит-плагиоклазовый кумулятивный парагенезис). Нижние 400 м Норитовой Зоны представлены среднемасштабным ритмическим переслаиванием меланократовых (бронзитовый парагенезис) и мезо-лейкократовых (бронзит-плагиоклазовый парагенезис) норитов и выделены в Подзону переслаивания бронзититов и норитов. Выше залегают относительно однородные мезо-лейкократовые нориты. К Норитовой зоне приурочены наиболее обогащенные горизонты малосульфидной платинометальной минерализации. Переход от Норитовой к Габбро-норитовой зоне происходит через крупномасштабное переслаивание норитов и габбро-норитов.
Габбро-норитовая Зона сложена в основном габ-бро-норитами, породами с трехминеральным брон-зит-плагиоклаз-авгитовым кумулятивным парагенезисом. Она характеризуется относительной однородностью пород. Мощность зоны около 420 м.
Самым верхним подразделением Расслоенной серии является Зона Габбро-норитов с пижонитом
в качестве низкокальциевого пироксена. Ее мощность составляет 320 м. Слагающие ее породы мало отличаются по составу от нижележащих габб-ро-норитов, однако кумулятивный ортопироксен сменяется претерпевшим инверсию пижонитом. Верхние 50 м зоны сложены породами с повышенным содержанием титаномагнетита, биотита, калиевого полевого шпата, апатита.
Выше этого горизонта залегают эпидотизиро-ванные породы Верхней приконтактовой Зоны мощностью порядка 50 м.
Подробная петрохимическая характеристика пород интрузива приведена в [7].
Судя по последовательности зон в Расслоенной серии, отражающей порядок смены кумулятивных парагенезисов в вертикальном разрезе интрузива, заполнение камеры твердой фазой происходило снизу вверх и отвечало следующему порядку кристаллизации (рис. 1): оливин —► (- оливин) + ортопироксен —► ортопироксен + плагиоклаз —ортопироксен + плагиоклаз + клинопироксен —► —► (-ортопироксен) + клинопироксен + плагио-
м О X И
И
2
ho о о о
Jy\J
7 ] fv4|
As «Л c^ \ 8 x?
ЛУ /я? ч \ ° ■fS 5Я
/ 'f 1 s s lv ° >1
H, м 2000
впз
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400
200 0
Г
^Hi
Л
ЗГНп
г г г г г г г г г
ГНЗ
г I г г г г
г г г __
V V V
V V V V|
V w V НЗ
V V V
V v v VI
К> о о <
ООО
оЗ оЗ
О о о < ООО,
К> о о <\
НПЗ
Ol Opx Pl Cpx
Pig
En Wo Fs 72 5 23
75 5 20
78 4 18
79 3 18 79 4 17
Fo
84 82 3 15 83
An 51
~r
En Wo Fs
39 43 18
40 45 15
43 45 12 43 44 13
79
75 77
En Wo Fs
59 4 37 67 5 28
Ol Opx Pl Cpx
Pig
Рис. 1. Схема геологического строения Киваккского интрузива и строение вертикального разреза Киваккского интрузива с распределением кумулятивных минералов.
Условные обозначения: 1 - Нижняя и Верхняя Приконтактовые Зоны (НПЗ и ВПЗ); 2 - Оливинитовая Зона (ОЗ); 3, 4 - Норитовая Зона (НЗ) (3 - Подзона Переслаивания Бронзититов и Норитов (ПзПБН)); 5 - Габбро-норитовая Зона (ГНЗ); 6 - Зона Габбро-норитов с пижонитом (ЗГНп); 7 - геологические границы; 8 - разрывные нарушения; 9 - профили ЮКЭ ПГО Севзапгеология.
Ol - оливин; Opx - низкокальциевый ромбический пироксен; Pl - плагиокл
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.