ПЕТРОЛОГИЯ, 2013, том 21, № 1, с. 4-19
УДК 552.2(263)
ЦИРКОН ИЗ ГАББРОИДОВ ОСЕВОЙ ЗОНЫ СРЕДИННО-АТЛАНТИЧЕСКОГО ХРЕБТА (ВПАДИНА МАРКОВА, 6° с.ш.): КОРРЕЛЯЦИЯ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ С ПЕТРОГЕНЕТИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ © 2013 г. Л. Я. Аранович*, Т. Ф. Зингер**, Н. С. Бортников*, Е. В. Шарков*, А. В. Антонов***
*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 119017, Россия; e-mail: lyaranov@igem.ru **Институт геологии и геохронологии докембрия РАН наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург, 119991, Россия ***Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского Средний просп., 74, Санкт-Петербург, 119106, Россия Поступила в редакцию 20.12.2011 г.
Получена после доработки 11.05.2012 г.
Проведено детальное петролого-геохимическое исследование цирконов и вмещающих их пород медленно-спредингового Срединно-Атлантического хребта, драгированных в районе впадины Маркова. Породы, в разной степени катаклазированные, представлены габбро-норитом, содержащим прожилки океанического плагиогранита (ОПГ), лейкократовым габбро (примитивным габбро) и роговообманковым Fe-Ti оксидным габбро-норитом (феррогаббро), не содержащими ОПГ. Изученные цирконы различаются по морфологии, внутренней структуре, набору минеральных включений (сростков) и по содержанию редких элементов. Отдельные зерна также неоднородны по составу. Спектры редкоземельных элементов (РЗЭ) в цирконах характеризуются плавным ростом от легких РЗЭ к тяжелым, с отчетливо выраженной положительной аномалией Се и отрицательной Eu, и в целом попадают в диапазон спектров цирконов магматических пород. Океанические цирконы отчетливо отличаются от континентальной популяции на дискриминационных диаграммах в координатах U/Yb—Y и U/Yb—Hf, в первую очередь — за счет более низкого значения U/Yb отношения при широких вариациях концентрации Y и Hf. Цирконы, содержащие включения кислого стекла и, следовательно, кристаллизовавшиеся из расплава ОПГ, относительно обеднены РЗЭ (в особенности — тяжелыми). Это указывает на образование ОПГ путем частичного плавления габбро в присутствии концентрированного водно-солевого флюида, который экстрагировал РЗЭ из плагиогранит-ного расплава. Цирконы из габброидов, не содержащих обособлений ОПГ, отличаются от цирконов из ОПГ более высокой суммарной концентрацией РЗЭ. Поздние гидротермальные изменения циркона, отчетливо устанавливаемые по формированию в нем новообразованной колломорфной (пористой) структуры и/или по составу минеральных включений, сопровождаются заметным обогащением циркона La. Неоднородность содержания Ti в цирконе может быть связана не с изменением температуры его кристаллизации, а с вариациями отношения активности кремнезема и оксида титана в породах, обусловленными их взаимодействием с гидротермальным раствором переменной кислотности. Совместное изучение структурно-морфологических и геохимических особенностей океанических цирконов и фазового состава вмещающих пород и включений позволяет более надежно охарактеризовать процессы, приводившие к кристаллизации и последующей эволюции этого минерала в породах океанической литосферы.
Б01: 10.7868/80869590313010044
ВВЕДЕНИЕ
Циркон — распространенный акцессорный минерал широкого спектра пород, формировавшихся в различных геодинамических обстановках. В связи с его исключительно важной ролью в геохронологических исследованиях большое внимание, в особенности с внедрением локальных методов геохимического и изотопного анализов, уделяется
изучению структурно-морфологической (в первую очередь — с помощью катодной люминесценции, CL) и геохимической неоднородности отдельных кристаллов и популяций зерен циркона, извлеченных из пород различного генезиса (Karzmarek etal., 2008; Зингер и др., 2010; Timms et al., 2011). Было показано, что вариации морфологии, внутренней структуры и химического состава индивидуальных зерен циркона, наблюдаемые даже в пре-
делах одного образца, отражают сложную историю эволюции пород-хозяев, являясь очень ценными индикаторами геологических процессов (Зингер идр., 2010; Timms et al., 2011). Новая глава в изучении циркона открылась после обнаружения этого минерала в горных породах, слагающих современную океаническую кору (Бортников и др., 2005, 2008; Костицын и др., 2009; Зингер и др., 2010). Систематическое исследование цирконов из пород медленно-спрединговых океанических хребтов (Grimes et al., 2007; 2009) позволило установить важные геохимические различия океанических и континентальных цирконов, а также основных морфологических разновидностей океанической популяции. Многочисленные исследования посвящены изучению минеральных включений в цирконе из пород ультравысокобарных метаморфических комплексов (Katayama et al., 2002) и в детритовых зернах самых древних из найденных на Земле цирконов (Mojzsis et al., 2001). В настоящей работе мы покажем, что морфология, внутренняя структура и геохимические характеристики зерен циркона тесно коррелируют с вариациями минерального состава вмещающих пород и включений. Совместный анализ этих вариаций позволяет получить более полную информацию о процессах, протекавших при формировании океанической литосферы.
АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДИКИ
Выделение цирконов проводили по стандартной методике с использованием магнитной сепарации и бромоформа в ИГГД РАН (Санкт-Петербург). Типичные разновидности зерен из всех проб разных фракций от 50 до 400 мкм были приклеены на токопроводящую подложку для съемки внешних форм. Затем эти же зерна после очистки в ацетоне и спирте были имплантированы в эпоксидную смолу. Зерна сошлифованы приблизительно на половину своей толщины и приполиро-ваны для получения катодолюминесцентных изображений (CL) внутреннего строения цирконов на сканирующем электронном микроскопе CamScan MX2500 (ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург), оборудованном энерго-дисперсионным спектрометром Link Pentafet (Oxford Instruments, Si(Li) детектор с площадью 10 мм2 и разрешающей способностью 138 эВ на MnK^). Перед проведением исследования поверхность образца напыляли углеродом. Условия проведения микроанализа включений в цирконе: ускоряющее напряжение 20 кВ, рабочее расстояние 35 мм, величина тока зонда (на цилиндре Фарадея) 10 нА, механизм коррекции матричных эффектов XPP (программный пакет INCA Energy), время накопления спектров 70 c (без учета "мертвого" времени). Состав породообразующих минералов в габбро-хозяевах определяли в ИГЕМ РАН на рентгеноспектральном мик-
роанализаторе "Superprobe JEOL JXA" 8100/8200. В качестве стандартов использовали аттестованные природные и синтетические материалы. Определения содержаний РЗЭ и редких элементов в цирконе были выполнены в Университете г. Гранада (Centro de InstrumentaciCn CientMfica, University of Granada, Spain) на квадроупольном масс-спектрометре Aligent-7500 по методике, описанной Ф. Беа (Bea et al., 2006). При построении спектров распределения РЗЭ составы минералов нормировались на состав хондрита С1 (McDonough, Sun, 1995).
ПЕТРОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОБРАЗЦОВ
Изученные зерна циркона (Zrn) выделены из образцов габброидов, драгированных в 10-м рейсе НИС "Академик Иоффе" (обр. I1028-1 и I1028-3) и 22-м рейсе НИС "Профессор Логачев" (обр. L1153-49) из осевой части медленно-спредин-гового Срединно-Атлантического хребта (САХ) в районе полигона Сьерра-Леоне (5—6° с.ш.) с бортов осевого рифта, в частности впадины Маркова. Борта рифтовой долины и ее осевая часть сложены породами внутреннего океанического комплекса (oceanic core complex): здесь на поверхность дна океана выведены измененные габброиды нижней океанической коры и серпентинизированные перидотиты мантии. Географическое положение и батиметрия станций драгирования показаны в работе Н.С. Бортникова и др. (2008). Некоторые структурно-морфологические и геохимические особенности циркона из обр. L1153-49 обсуждались в (Зингер и др., 2010). Результаты уран-торий-свинцовой геохронологии циркона из этих образцов получены с помощью SHRIMP и LA-ICP-MS и приведены в (Бортников и др., 2008; Костицын идр., 2009).
Образец L1153-49 представляет собой катакла-зированный габбро-норит, пронизанный многочисленными неправильными прожилками лей-кократового материала. Небольшие "карманы" более мелкозернистой лейкократовой породы встречаются также в основной массе габбро-нори-та. Границы между фрагментами габбро-норита и лейкократовыми прожилками, и карманами нечеткие; при этом признаки реакционных структур и диафтореза на границах не наблюдались. Такие текстурные соотношения очень характерны для габброидов, вмещающих океанические плагиогра-ниты (ОПГ), которые в небольших количествах постоянно присутствуют в разрезах комплексов основания океанической коры медленноспредин-говых срединно-океанических хребтов (Koepke et al., 2007; Силантьев и др., 2010; Аранович и др., 2010). Эти соотношения указывают на возможное образование ОПГ за счет частичного плавления габброидов.
Рис. 1. Цирконы из обр. L1153-49 (1—4 зерна):
а — внешние формы; б — катодолюминесцентные изображения (CL, номера точек соответствуют номерам анализов в табл. 3); в — фото в режиме BSE: Ap — апатит, Gl — стекло, Ort — ортит, Tit — титанит.
В габбро-норите преобладают плагиоклаз (Р1) и клинопироксен (Срх); ортопироксен (Орх) сравнительно редок, бурая роговая обманка встречается в небольшом количестве, обычно нарастая на зерна Срх. Лейкократовые обособления состоят из Р1 с подчиненным количеством Срх (пижо-нит-авгит), Орх и коричневой роговой обманки. Количество кварца в них не превышает 15 об. %. Зерна плагиоклаза в габбро-норите и в ОПГ вдоль трещинок, краев и "пятен" часто обрастают узкими зонами почти чистого альбита, а темноцветные минералы в обоих типах пород замещаются волокнистым актинолитом. Состав породообразующих минералов габбро-норита и ОПГ по данным количественного микрозондового анализа приведен в табл. 1. В целом взаимоотношения главных породообразующих минералов габбро и ОПГ, тенденции изменения их состава, а также валовый состав ОПГ (табл. 2) близки к описанным в (Аранович и др., 2010) для обр. 1063/01, в котором
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.