научная статья по теме КСЕНОЛИТ РИОЛИТА ИЗ НЕОБАЗАЛЬТОВ РИФТОВОЙ ДОЛИНЫ ХРЕБТА ХУАН ДЕ ФУКА (СЕВЕРО-ВОСТОК ТИХОГО ОКЕАНА): РЕКОНСТРУКЦИЯ УСЛОВИЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КИСЛЫХ ПОРОД СОХ С БАЗИТОВЫМИ МАГМАМИ Геология

Текст научной статьи на тему «КСЕНОЛИТ РИОЛИТА ИЗ НЕОБАЗАЛЬТОВ РИФТОВОЙ ДОЛИНЫ ХРЕБТА ХУАН ДЕ ФУКА (СЕВЕРО-ВОСТОК ТИХОГО ОКЕАНА): РЕКОНСТРУКЦИЯ УСЛОВИЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КИСЛЫХ ПОРОД СОХ С БАЗИТОВЫМИ МАГМАМИ»

ПЕТРОЛОГИЯ, 2013, том 21, № 5, с. 470-498

УДК 551.0+553.21

КСЕНОЛИТ РИОЛИТА ИЗ НЕОБАЗАЛЬТОВ РИФТОВОЙ ДОЛИНЫ ХРЕБТА ХУАН де ФУКА (СЕВЕРО-ВОСТОК ТИХОГО ОКЕАНА): РЕКОНСТРУКЦИЯ УСЛОВИЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КИСЛЫХ ПОРОД СОХ С БАЗИТОВЫМИ МАГМАМИ

© 2013 г. В. Н. Шарапов, А. А. Томиленко, С. З. Смирнов, В. В. Шарыгин, С. В. Ковязин

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН проспект Академика Коптюга, 3, Новосибирск, 630090, Россия; е-таП: vik@igm.nsc.ru

Поступила в редакцию 13.03.2012 г.

Получена после доработки 28.03.2013 г.

Обсуждаются условия формирования риолитов и результаты их взаимодействия с более поздними порциями базитовых магм на основе изучения расплавных и флюидных включений в минералах ксенолита риолита и вмещающих его неовулканических базальтов сегмента Клефт хребта Хуан де Фука. По химическому составу и составам расплавных включений во вкрапленниках пироксена и оливина исследованные базальты южного сегмента этого сектора соответствуют типичным базальтам СОХ. Кристаллизация оливина, клинопироксена и плагиоклаза происходила при температурах 1160—1280°С в интервале давлений 20—100 МПа. Исследованный ксенолит представляет собой лей-кократовую породу, доля темноцветов в которой пренебрежительно мала, что резко отличает ее от известных проявлений кислых пород в рифтовых долинах СОХ. Кристаллизация риолитового расплава происходила при температурах 900—880°С. Финальные стадии кристаллизации риолитового расплава при температурах 780—800°С сопровождались отделением водно-солевого флюида с высокими концентрациями хлоридов. Исходя из геохимических особенностей расплавных включений и продуктов переплавления, можно предполагать, что образование магматического расплава обусловлено процессами плавления метаморфогенно-измененной океанической коры в пределах сегмента Клефт при участии водно-солевого флюида, законсервированного в порах и интерстициях породы. При этом представленная ксенолитом порода является продуктом глубокой дифференциации таких расплавов. Содержание летучих в конечном продукте фракционирования кислого расплава достигает весьма высоких значений: Н2О > 3.0 мас. %, С1 ~ 2.0 мас. %, F ~ 0.1 мас. %. Взаимодействие ксенолита с вмещающим базальтовым расплавом происходило при температурах равных или несколько превышающих таковые для ферробазальтовых расплавов (1190—1180°С). В процессе подъема и нахождения ксенолита в пределах первых десятков часов в высокотемпературной базито-вой магме процессы диффузионного обмена веществом между базальтовым и кислым расплавами крайне незначительны.

БО1: 10.7868/8086959031305004Х

ВВЕДЕНИЕ

Эволюция магматических систем СОХ представляет собой сложную совокупность процессов фракционирования мантийных расплавов, плавления и ассимиляции пород океанической коры, вмещающих малоглубинные магматические камеры, включая формирование гидротермальных рудоносных систем океанического дна (Дмитриев, 1998; Богданов и др., 2006; Michael, Schilling, 1989; Wanless et al., 2010).

Современные находки обломков и коренных выходов кислых пород в пределах быстро- и мед-ленноспрединговых СОХ (Christie, Sinton, 1981; Bohrson, Reid, 1998; Stoffers et al., 2002; Sharapov et al., 2003; Cotsonika, 2006; Силантьев и др., 2010; Аранович и др., 2010) позволяют предположить, возможность проявления высоких степеней

фракционирования в магматических системах СОХ. В настоящей статье приводится реконструкция Р- Т параметров формирования риолитов и их взаимодействия с более поздними порциями базитовых магм на основе изучения расплавных и флюидных включений в минералах ксенолита кислой породы и вмещающих его неовулканических базальтов сегмента Клефт хребта Хуан де Фука (ХХФ) (Sharapov et al., 2003).

При реконструкции динамики субмаринного и субаэрального вулканизма дациты и риолиты обычно интересуют петрологов в двух отношениях: 1) как конечные продукты кристаллизационной дифференциации базитовых расплавов в магматических камерах или лавовых потоках (Walker, 1958;, McBirney, Noyes, 1979; Луканин и др., 1991; Greenough, Dostal, 1992; Арискин, Бармина, 2000)

и 2) как источник движущих сил эксплозивных извержений андезитовых и андезито-дацитовых вулканов (Eirchelberger, Westrich, 1981; Fridman, 1989; Jaupart, Allegre, 1991; Fink et al., 1992; Westrich, Eirchelberger, 1994). Кислые магмы, образующиеся в зонах спрединга, привлекательны также как возможный источник магматических флюидов, с которыми может быть связано поступление в гидротермальные системы летучих и рудных компонентов (Eirchelberger, Westrich, 1981; Fridman, 1989; Davis, Clague, 1990; Jaupart, Allegre, 1991; Fink et al., 1992; Westrich, Eirchelberger, 1994).

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Неовулканические базальты и ксенолит рио-лита были исследованы с помощью оптической и сканирующей электронной микроскопии, рентгеновского микроанализатора с электронным зондом (EPMA), вторично-ионной масс-спек-трометрии (SIMS), микротермометрии, рентге-нофлюоресцентного анализа (РФА) и газовой хроматографии (ГХ). Для изучения расплавных включений кристаллы оливина, клинопироксе-на, плагиоклаза и кварца, отобранные из исследуемых пород, монтировали с помощью эпоксидной смолы в шашку, после чего шлифовали и полировали с использованием абразивной бумаги и алмазных паст. Полученные препараты изучали под микроскопом, зерна с выведенными на поверхность включениями извлекали и монтировали заново в шашки, которые в дальнейшем использовали для аналитических исследований. Содержания главных элементов и хлора в стеклах расплавных включений и составы минерала-хозяина включений были определены на электронном микрозонде CAMEBAX-micro и на сканирующем электронном микроскопе MIRA 3LMU фирмы TESCAN, оснащенном ЭДС спектрометром INCA Energy-350 на базе детектора Max-80, в Институте геологии и минералогии СО РАН, Новосибирск. Калибровку прибора и контроль качества анализов проводили с использованием аттестованных природных стекол и минералов. Представительные расплавные включения и стекла основной массы из базальтов и ксенолита риоли-та были проанализированы на содержание примесных и летучих (Н2О, F) элементов методом вторично-ионной масс-спектрометрии на приборе Cameca ims4f в Ярославском филиале ФТИАН (г. Ярославль). Методика измерений описана в работе (Соболев, 1996). Содержание CO2 в стеклах основной массы вмещающих базальтов и ксенолита риолита было определено с помощью газовой хроматографии (Осоргин, 1990). Для оценки температур кристаллизации минералов и состава расплава было проведено экспериментальное исследование расплавных включений.

Эксперименты проводили с помощью высокотемпературной малоинерционной макротермокамеры, разработанной Н.Ю. Осоргиным и А.А. Томиленко (Осоргин, Томиленко, 1990), позволяющей проводить непосредственное наблюдение препарата под микроскопом в процессе контролируемого нагрева до 1500°C. Погрешность измерения температур этим методом оценивается как ±5°C в интервале от 100 до 1000°C и ±10°C в диапазоне 1000-1400°C.

МИНЕРАЛОГИЯ И ПЕТРОГРАФИЯ НЕОВУЛКАНИЧЕСКИХ ГИАЛОБАЗАЛЬТОВ

Образцы представляют собой стекловатые и витрофировые базальты, драгированные в осевой рифтовой долине южной и центральной части сегмента Клефт (рис. 1) на станциях 893 и 922 рейса НИС "Академик Виноградов" 1986 года. Они являются фрагментами тонких покровов (толщина драгированных образцов не превышала 25 см) и содержат около 5% фенокристаллов с преобладанием плагиоклаза и подчиненными количествами оливина и клинопироксена. Эти минералы часто образуют гломерофировые оливин-плагиоклазовые и клинопироксен-плагиоклазо-вые сростки. Основная масса представлена прозрачным стеклом коричневого цвета, либо тонко раскристаллизованным агрегатом, содержащим микрофенокристы оливина, плагиоклаза, газовые пузырьки и сульфидные глобули.

КРИСТАЛЛОМОРФОЛОГИЯ ВКРАПЛЕННИКОВ И МИКРОЛИТОВ ОСНОВНОЙ МАССЫ

Плагиоклаз. Исследованные базальты содержат две генерации плагиоклаза. Плагиоклаз первой генерации представлен фенокристаллами, а микролиты основной массы составляют вторую генерацию. Фенокристы плагиоклаза, как правило, обладают идиоморфной огранкой (рис. 2а) и реже образуют коробчатые кристаллы (рис. 2б). Микролиты основной массы, чаще всего, имеют скелетную морфологию. Составы плагиоклазов варьируют в пределах битовнита, изменяясь от An72 до An86 (рис. 3). Составы микрофенокристов основной массы и некоторых включений в кли-нопироксенах попадают в этот же интервал значений. Эти данные хорошо согласуются с составами микрофенокристов плагиоклаза (An70_84) в лавах этого района, представленными в работе (Dixon et al., 1986).

Оливин. Также как и плагиоклаз, оливин в исследованных образцах образует две генерации. Первая генерация представлена фенокристалла-ми оливина из оливин-плагиоклазовых гломеро-фировых сростков (рис. 2в). Ко второй генерации отнесены микролиты основной массы и коробча-

Рис. 1. Положение точек опробования пород в осевой рифтовой долине сегмента Клефт хребта Хуан де Фука. Дацит — выход андезит-дацитовой экструзии, описанной в (Cotsonika, 2006); станции драгирования: 893 и 922; станция 901 — область долины, где был драгирован образец риолита.

Врезки: (а) — положение полигона работ в системе хребтов, (б) — схема линеаментов хребта Хуан де Фука и его окрестностей, полученная при графической обработке изображения региона по системе Google.

тые микрокристаллы, расположенные в стекле (рис. 2г). Последние часто встречаются с "прилипшими" к их граням газовыми пузырьками.

Как правило, оливин образует хорошо ограненные кристаллы. Некоторые из них несут следы растворения вблизи вершин и ребер. На рис. 3 видно, что составы оливина находятся в узком интервале Fo80—Fo84. Микролиты основной массы попадают в тот же диапазон составов, что и фено-кристаллы. Полученные данные сопоставимы с составами микрофенокристаллов оливина, по данным (Dixon et al., 1986).

Клинопироксен. Клинопироксен в исследованных образцах встречается редко. Он установлен в

виде единичных частично растворенных кристаллов. Некоторые из них сохраняют полиэдрические формы. Изученные кристаллы пироксена

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.

Показать целиком