ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2008, том 421, № 6, с. 808-812
= ГЕОХИМИЯ
УДК 548.4
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПЛАГИОКЛАЗОВ В БАЗАЛЬТОИДАХ ГАЙОТОВ МАГЕЛЛАНОВЫХ ГОР (ТИХИЙ ОКЕАН) © 2008 г. В. Ю. Прокофьев, В. В. Авдонин, М. Е. Мельников
Представлено академиком И.В. Рябчиковым 18.06.2007 г. Поступило 21.06.2007 г.
Мезозойский магматизм Тихого океана изучен менее подробно, чем современные проявления магматической деятельности активных тектонических структур и горячих точек региона. Авторами были выполнены исследования расплавных и флюидных включений в плагиоклазах щелочных базальтов гайотов Магеллановых гор, ранее не изучавшихся этими методами. Исследования расплавных и флюидных включений в минералах магматических пород позволяют получить важную, часто уникальную информацию об особенностях эволюции магматической системы. Полученные впервые данные позволили сравнить условия кристаллизации древних базальтоидов Западной Пацифики с молодым магматизмом Восточной Пацифики, в частности с данными по щелочным базальтам Гавайских островов [1].
Гайоты - это подводные горы с плоской вершиной, поверхность которых располагается на глубинах 1300-1500 м, а подножие оконтуривает-ся изобатой 5000 м. Наибольшее количество гайотов сосредоточено в западной части Тихого океана, на поднятиях Мид-Пацифик, Маркус—Уэйк-Неккер, Магеллановых гор и др. Особый интерес к этим структурам океанического дна вызвало обнаружение на них крупных перспективных месторождений кобальтоносных железо-марганцевых корок и фосфоритов [2]. Подводные Магеллановы горы образуют субмеридиональный массив в центральной части Восточно-Марианской котловины и принадлежат одноименной петрологической провинции [3]. Как правило, гайоты состоят из базальтового основания (огромное вул-кано-тектоническое сооружение в форме усечен-
ного конуса, с абрадированной вершиной) и лежащих на нем осадочных пород. В строении основания гайотов принимают участие породы трех комплексов. Нижняя часть - пьедестал гайота -сложен дифференцированными толеитами гавайского типа: оливиновыми и оливин-плагиоклазо-выми базальтами нормальной щелочности бар-ремского возраста. Выше залегают вулканиты второго комплекса - разнообразные щелочные и субщелочные базальты верхнебарремского-апт-ского возраста. Формирование абразионной поверхности происходило, по-видимому, в аптское время. Осадочная пачка, залегающая на этой поверхности, представлена переслаиванием разнообразных известняков, глин, туффитов и других образований вплоть до современных осадков.
Нами изучены образцы магматических пород нескольких гайотов: Паллада, Грамберга, Ита-Май-Тай и Геленджик, Бутакова, полученные в результате драгировочных работ и подводного бурения, проведенных в рейсах нис "Геленджик" сотрудниками НПО "Южморгеология" в 20032005 гг. (рис. 1). Все изученные образцы представлены эффузивными и субвулканическими субщелочными и щелочными базальтами второго комплекса: оливиновыми, пироксеновыми, оливин-пироксен-плагиоклазовыми базальтами, трахибазальтами, базальтовыми трахиандезитами, базанитами, тефритами, пикритами и др. Широко распространены пузыристые, вплоть до шлаковидных, субщелочные базальты с пустотами, иногда заполненными карбонатом, селадонитом и другими минералами. Часто встречаются разнообразные вулканические брекчии, гиалокластические туфы и другие типы вулканогенно-обломочных пород. Очень многочисленны порфировые разности базальтов, некоторые из которых обладают всеми признаками субвулканических образований.
По петрографическим особенностям и химическому составу изученные породы принадлежат единому обогащенному титаном толеит-щелочно-базальтовому комплексу [3]. Основность вкрапленников плагиоклазов уменьшается от центра
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук, Москва Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ФГУГПГНЦ "Южморгеология", Геленджик Краснодарского края
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ 150° 162°
150°
Рис. 1. Схема расположения изученных гайотов Магеллановых гор.
(№ 59-63) к краям (№ 52), а состав лейст плагиоклазов еще более кислый (№ 45-46). Наблюдается явное преобладание закисного железа над
окисным (табл. 1). Повышенная величина отношения ТЮ2/Ка20 (до 1.03) может свидетельствовать об относительной глубинности материнских
Таблица 1. Химический состав базальтоидов и минералов-вкрапленников в изученных пробах из гайотов Магеллановых гор, мас. %
Компонент Обр. 123B Обр. 134Б Обр. 139Б Обр. 152В
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
SiO2 47.40 52.22 55.16 56.48 47.10 54.35 52.38 56.18 53.38 45.90 46.80
™2 2.92 0.25 0.20 0.15 2.78 - 0.23 0.22 0.06 2.26 2.00
16.30 29.58 27.63 26.64 13.70 28.61 29.66 27.07 29.37 17.30 19.30
Fe2Oз 10.20 - - - 12.70 - - - - 10.30 9.13
FeO 3.95 0.49 0.61 0.86 0.50 0.54 0.32 0.65 0.44 0.95 0.69
MnO 0.11 0.18 0.11 - 0.09 - - 0.01 - 0.23 0.14
MgO 5.57 - 0.33 0.30 1.85 0.01 0.11 - 0.19 2.60 1.67
CaO 9.28 12.45 10.19 9.06 12.70 11.98 12.83 9.37 11.70 9.92 11.00
4.27 4.10 5.31 5.67 2.69 4.57 4.03 6.14 4.32 4.21 4.18
1.58 0.26 0.26 0.61 1.28 0.17 0.13 0.34 0.27 1.68 1.68
P2O5 0.61 0.16 - 0.03 1.02 0.017 - - 0.20 2.04 1.98
Ш2 0.12 - - - 0.25 - - - - 1.92 0.38
H2O 1.52 - - - 2.34 - - - - 1.14 1.84
П.п.п. 1.58 - - - 3.66 - - - - 2.51 2.74
V2Oз - - 0.08 0.05 - 0.03 - - - - -
^3 - 0.13 0.12 0.05 - 0.47 0.32 - - - -
CoO - 0.07 - - - - - 0.01 - - -
NiO - 0.09 0.03 - - - - - 0.02 - -
Сумма 99.80 99.95 100.01 99.79 99.50 99.99 100.01 100.00 99.92 99.00 100.60
Примечание. 1, 5, 10, 11 - породы; 2-4, 6-9 - плагиоклазы (2, 3, 6-8 - вкрапленники, 4, 9 - лейсты). Полный химический (силикатный) анализ пород выполнен в лаборатории Федерального научно-методического центра лабораторных исследований и сертификации минерального сырья МПР РФ (ВИМС). Микроаналитические исследования сделаны в ИЭМ РАН на микроанализаторе "CamScan MV 2300".
Рис. 2. Включения силикатного расплава в центральной (а) и краевой (б) частях вкрапленников плагиоклаза при комнатной температуре; включения расплава, нагретые до 1110°С (в) и 1160°С (г); включения магматического углекис-лотного флюида (д, е). Масштабная линейка 10 мкм.
магматических очагов [4]. Направленность смены состава пород выражена в виде последовательного тренда от оливиновых базальтов пикри-товой группы к щелочным оливин-плагиоклазо-вым базальтам. В процессе магматической дифференциации происходит накопление титана, калия, натрия, РЗЭ.
Исследования расплавных включений выполнены для щелочных базальтов и трахибазальтов гайотов Ита-Май-Тай и Геленджик. При микроскопическом изучении прозрачно-полированных
пластин толщиной 0.3-0.5 мм при больших увеличениях (300-500х) в порфировых вкрапленниках плагиоклаза в базальтах обнаружены первичные включения силикатного расплава размером 330 мкм (отдельные включения достигают 40 мкм), содержащие девитрифицированное стекло и газовый пузырек (рис. 2а, б). Расплавные включения в центральной части вкрапленников плагиоклаза щелочных базальтов содержат по одному крупному газовому пузырьку (рис. 2а), а в краевой части - несколько мелких (рис. 26), что свидетель-
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
811
Таблица 2. Результаты микротермометрических исследований индивидуальных флюидных и расплавных включений во вкрапленниках плагиоклаза базальтов, слагающих гайоты Магелланова хребта в Тихом океане
№ обр. Т °C * гом' ^ Тпл CÜ2, °с Тгом CÜ2, °C Плотность флюида, г/см3 Давление, бар
1170 (16) -58.9 29.9 Г 0.34 1250
134Б 1210 (25) - - - -
123В 1190 (6) -58.1 27.6 Ж 0.67 3620
1190 (5) -58.5 28.5 Ж 0.64 3420
1190 (8) -58.3 28.8 Ж 0.64 3340
1190 (3) -58.5 28.5 Ж 0.64 3420
1190 (2) -58.5 28.8 Ж 0.64 3340
1190 (4) -58.5 27.3 Ж 0.67 3680
1180 (14) - - - -
144Б 1190-1210 (23) -58.9 22.0 Ж 0.75 4590-4660
152В 1210 (12) - - - -
13945 1200 (17) - - - -
Примечание. В скобках - число изученных включений силикатного расплава.
ствует о более быстром охлаждении после захвата содержимого расплавных включений в краевой части вкрапленников плагиоклаза. В центральных частях многих вкрапленников плагиоклаза в разных образцах впервые для этих пород обнаружены также сингенетичные расплавным включениям существенно газовые включения, содержащие две фазы - газовую и жидкую (рис. 2д, е).
Гомогенизация расплавных включений осуществлялась методом закалки в муфеле, конструкция которого описана в [5] (точность определения температуры ±10°С). Включения силикатного расплава нагревались до высоких температур с интервалом 50°С, при этом включения выдерживались при постоянной температуре 15-20 мин. При приближении к фазовым переходам интервал между температурными "ступеньками" уменьшался до 20°С. Термометрические исследования показали (табл. 2), что стекло в расплавных включениях начинает плавиться при температуре около 1060°С (вблизи точки плавления чистого золота 1064°С). При дальнейшем повышении температуры в расплавных включениях происходит уменьшение объема газовой фазы (рис. 2в, г) и гомогенизация наиболее мелких включений в температурном интервале 1170-1210°С.
Микротермометрическое изучение существенно газовых включений производилось в ИГЕМ РАН на микротермокамере THMSG-600 фирмы "Linkam". Оказалось (табл. 2), что газовые включения содержат СО2 с небольшой (2-3 мол. %) примесью низкокипящих газов (Тпл -58.9...-58.1°С). Гомогенизация углекислоты в газовых включениях происходит при температурах +29.9°С в газ и +22.0...+28.8°С в жидкость, что соответствует
плотности углекислоты 0.34-0.75 г/см3. Поскольку газовые включения сопутствуют включениям силикатного расплава и приурочены к центральным зонам фенокристаллов плагиоклаза, можно достаточно уверенно говорить о том, что угле-кислотный флюид имеет магматическую природу, и параметры захвата газовых включений в центральных зонах вкрапленников отражают условия кристаллизации плагиоклаза в глубинной магматической камере. Поэтому расчет давлений углекислоты в газовых включениях для температуры гомогенизации включений силикатного расплава будет вполне корректным. Давление углекислотного флюида,
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.