ПЕТРОЛОГИЯ, 2009, том 17, № 4, с. 397-414
УДК 550.4
ФЛЮИДНЫЙ РЕЖИМ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОВЕДЕНИЯ РУДНЫХ, РЕДКИХ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ГРАНИТИЗАЦИИ МЕТАГАББРО-НОРИТОВ БЕЛОМОРСКОЙ СЕРИИ (о. ГОРЕЛЫЙ,
КАНДАЛАКШСКАЯ ГУБА)
© 2009 г. Л. И. Ходоревская
Институт экспериментальной минералогии РАН, Институтская ул., 4, Черноголовка, Московская обл., 142432, Россия; e-mail: lilia@iem.ac.ru
Поступила в редакцию 25.06.2007 г. Получена после доработки 12.11.2008 г.
Результаты изучения метагаббро-норитов из беломорской серии (о. Горелый, Кандалакшский залив) в контакте с Bt-Hbl-Kfs-Pl-Qtz гнейсогранитами в условиях амфиболитовой-низов гранулито-вой фации показали, что воздействие фильтрующихся кремнещелочных H2O-Cl-CO2 рассолов на метагаббро-нориты заключалось в привносе флюидом щелочей, кремнезема, Rb, Ba, Pb, Zr, легких РЗЭ и перераспределению Cu, Zn, Cr, Co, V, Ni вдоль направления фильтрации растворов. Гранитизация метагаббро-норита происходила на фоне увеличения фугитивности кислорода во флюиде приблизительно в интервале от QFM-1 лог. ед. до QFM + 4 лог. ед. Микрозондовые измерения содержания Cl в биотитах и апатитах позволили рассчитать изменение отношения f HO - f HCl во флюидной фазе по мере ее фильтрации через породу. Показано, что формирование биотита на пике метаморфизма происходило в присутствии высокоагрессивных, обладающих высокой fHCl, флюидов
(lg f ho /f hci ~ 0.8-1.2), а появление апатита - в условиях менее кислотной, более водной флюидной фазы (lgfH O /fHCl ~ 2.98-3.91), видимо, связанной с фильтрацией остаточных гидротермальных
растворов, израсходовавших на пике метаморфизма большую часть своей солевой нагрузки. Расчеты показали, что поток флюида, просочившийся через породу за все время гранитизации, составлял q ~ 4 х 102-2 х 103 см3/см2. Именно малым объемом флюида, профильтровавшимся через породу, объясняются преобразования только краевой части метагаббро-норитов на о-ве Горелый.
Изучение миграции элементов и специфики флюидного режима при процессах гранитизации важно для выяснения баланса вещества в ходе формирования сиалической коры. Тем не менее публикации об основных закономерностях при-вноса и выноса вещества при этих процессах немногочисленны, хотя количественные оценки изменения содержаний породообразующих, редких и редкоземельных элементов приводятся во многих работах (Крылова др. 1972; Гаврикова, Жариков, 1984; Гаврикова, 1987; Щербакова, 1988; Левицкий 2005 и др.).
В работе по данному массиву (Кориковский, Ходоревская, 2006) были изучены петрологические особенности, фазовые равновесия и изменение составов минералов при гранитизации мета-габбро-норитов (друзитов) беломорской серии в контакте с Bt1-Hbl-Kfs-Pl-Qtz гнейсогранитами
1 Аббревиатуры минералов: An - анортит, Ath - антофиллит, Bt - биотит, Cal - кальцит, Cpx - клинопироксен, Fa -фаялит, Gt - гетит, Hbl - амфибол, Hem - гематит, Ilm -ильменит, Kfs - калишпат, Mag - магнетит, Me - мейонит, Olg - олигоклаз, Pl - плагиоклаз, Po - пирротин, Py - пирит, Qtz - кварц, Scp - скаполит, Wus - вюстит.
(о. Горелый, Беломорье), происходящей при Т = = 660-700°С, Р = 9.5-10.5 кбар. Процесс гранитизации затронул только краевую часть массива ме-тагаббро-норитов шириной 15-20 м (рис. 1). В контактовом ореоле метагаббро-норит-гнейсо-гранит выделены четыре зоны: I - слабо амфибо-лизированные метагаббро-нориты; II - апогаб-бровые Hbl-Pl ± Scp ± Qtz амфиболиты с каймами Ши Bt, Ath, Olg и Scp вокруг магматических и коронарных минералов; III - калишпатизированные Hbl-Bt-Pl-Kfs ± Scp ± Qtz апогаббровые амфиболиты; IV - Bt ± Hbl-Kfs-Pl-Qtz гнейсограниты со скиалитами осветленных Bt-Hbl-Pl-Kfs ± Scp ± Qtz апогаббровых амфиболитов. Зональное преобразование метагабброидов было вызвано фильтрацией кремнещелочных H2O-Q-CO2 рассолов, ассоциирующих и генетически связанных с гнейсогранитами. Привнос растворами щелочей, кремнезема, H2O, О, CO2 и других компонентов способствовал трансформации метагаббро-норитов в более лейкократовые породы в тыловых зонах Ш-^ (рис. 1), в которых появлялись межгранулярные новообразования кислого плагиоклаза, калиевого полевого шпата, скаполита и кварца.
Рис. 1. Общий вид приконтактовой зоны коронарных метагаббро-нориов с гнейсогранитами. Фото Чистякова A.B.
Высокая соленость исходных растворов c ~ 0.17-0.30 (Ходоревская, 2006) и их высокая кислотность способствовали растворению мафических минералов (Shmulovich et а1., 2001; Азимов, Бушмин, 2007 и библиография в статье) т.е. одновременно с привносом компонентов растворами происходил вынос Mg, Fe, Са из тыловой зоны колонки. Следствием подобного перемещения компонентов, связанного с привносом-выносом элементов, и является амфиболизация, дебазифика-ция, ощелачивание и окварцевание метагаббро, фрагментация породы на отдельные скиалиты, осветление, и, наконец, ее окончательное растворение в контактирующей гнейсогранитой магме (или мигме). Подобные преобразования основных пород типичны для процессов гранитизации в условиях амфиболитовой фации (Гаврикова, 1987; Щербакова, 1988).
ФУГИТИВНОСТЬ КИСЛОРОДА (/0)
ПРИ ГРАНИТИЗАЦИИ МЕТАГАББРО-НОРИТОВ
Степень окисленности Fe, т.е. отношение Fe203/(Fe203 + Fe0) в породах от метагаббро-но-рита до гнейсогранита, меняется по мере нарастания степени гранитизации (табл. 1). На рис. 2 вид-
но, что это отношение максимально в породах из зоны III, представленных калишпатизированны-ми амфиболитами, и в скиалитах амфиболитов из зоны IV, что свидетельствует о формировании пород из этих зон в условиях более окислительных, чем в зоне I.
Взаимоотношения ильменита, оксидов и сульфидов Fe в породах реакционного контакта позволяют оценить изменение f O по мере гранитизации базитов.
В метагаббро-норитах (зона I), среди первично-магматических пижонитов и пижонит-авгитов встречается ильменит Ilm098Hem002 (Ilm1), по краям которого развивается высокотитанистый, высокомагнезиальный магматический биотит (рис. 3а). На рис. 4, представляющем положение буферов Mag-Wus, Qtz-Mag-Fa, Hem-Mag (толстые линии) (Huebner, 1971), Py-Mag-Po (тонкая линия) (Harlov et al. 1997; Harlov, Hansen, 2005) и ильменита с различным содержанием гематита (пунктир) (Bud-dington, Lindsley, 1964), составы указанного ильменита Ilm0 98Hem002 при температуре метаморфизма массива 66О-700°С (Кориковский, Ходоревская, 2006), соответствуют значениям lgfO < -19 (рис. 4, точка 1). Такие низкие значения фугитив-ности кислорода, а также положение ильменита этого состава среди первично-магматических пи-
амфиболиты
Рис. 2. Отношение Ре20з/(Бе0 + Бе20з) в породах вдоль разреза метагаббро-норит-гнейсогранит (зоны 1-1У). Цифры на рис. 2, 5, 7-9 - номера образцов.
жонитов позволяют предположить, что Ilm1 является реликтовым - магматическим.
Другая разновидность ильменита - крупные и мелкие включения незональных кристаллов с большим содержанием Hem (Ilm090Hem010 (Ilm2)) отмечается между метаморфическими клинопи-роксенами и гранатами (рис. 36), формирующими короны, и амфиболами; такая форма зерен свидетельствует об образовании ильменита в составе коронарных структур в метагаббро-норите в начале их амфиболизации. Состав Ilm2 (Ilm0 90Hem010) отвечает значениям lg fO ~ -17, (рис. 4, точка 2), что приблизительно на 0.5 лог. ед. выше линии буфера Qtz-Mag-Fa. Такие оценки фугитивности кислорода при формировании гранатовых коронарных структур и появлении первых амфиболов в метагаббро-норитах близки к оценкам fO при формировании аналогичных корон в метаманге-ритах и метаанортозитах комплекса Адирондак (Valley et al., 1990). Далее по разрезу по мере преобразования метагаббро-норита в Pl-амфиболит (рис.1, зона II) количество ильменита постепенно уменьшается, а его состав еще больше обогащается Hem вплоть до Ilm087Hem013 (Ilm3), что отвечает значениям lg f O = -16 (рис. 4, точка 3), когда вместе с ильменитом появляются отдельные кристаллы магнетита.
По мере развития процессов калишпатизации и окварцевания амфиболизированных базитов (рис. 1, зона III) ильменит исчезает, появляется рутил TiO2, иногда окаймленный сфеном, присутствует магнетит, много халькопирита. Наконец, в зоне IV, в скиалитах амфиболитов (табл. 1, обр. 3b) отмечены единичные мелкие срастания пирита, магнетита и пирротина Fe0.84S (рис. 3в), окаймленные узкой, не превышающей 10 мкм, полоской минерала, состоящего, согласно микро-зондовым анализам, из FeO (как и магнетит), но с сильно заниженной суммой оксида относительно стандартов. Это позволяет предполагать присутствие H2O в составе минерала. Под микроскопом это серый, слабо плеохроирующий анизотропный минерал, по-видимому, гетит, образование которого не связано с процессами гранитизации. Тройная ассоциация Py-Mag-Po (рис. 3в), отвечающая буферной ассоциации (Harlov et al., 1997; Harlov, Hansen, 2005), свидетельствует о том, что по направлению к зоне IV, в скиалитах амфиболитов происходило дальнейшее повышение величины /о до значений lg /о ~ -14.
Таким образом, нарастающая дебазификация и фельдшпатизация метагаббро-норитов о-ва Горелый - неотъемлемые составляющие процессов гранитизации - сопровождаются увеличением фуги-
Рис. 3. Ильменит, окаймленный магматическим биотитом внутри клинопироксен-гранатовых корон (а); включения ильменита в гранате, формирующем коронарные текстуры (б), ассоциации пирита, пирротина и магнетита, окаймленные гетитом (в). Фотография в отраженных электронах.
тивности кислорода от QFM -1 лог. ед. до QFM +4 лог. ед. Следствием повышения значений f ^ является отмеченное выше (табл. 1, рис. 2) увеличение валового содержания Fe3+ в породах разреза ме-тагаббро-норит-скиалиты амфиболитов.
ИЗМЕНЕНИЕ ФУГИТИВНОСТИ HCl ПРИ ФИЛЬТРАЦИИ РАСТВОРОВ
Миграция компонентов - привнос и осаждение щелочей, вынос оснований - осуществляется, как показано в целом ряде работ (Рябчиков, 1987;
Kullerud et al., 2001; Tomkins, 2007 и др.), преимущественно в хлоридных комплексах, что приводит к изменению фугитивности HCl (/Ha) во флюидной фазе. Согласно экспериментальным исследованиям (Munoz, Swenson, 1981; Munoz, 1984), соотношение H2O-HCl во флюиде при его фильтрации через породу рассчитываетс
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.