Горнова М.А., Медведев А.Я., Беляев В.А., Каримов А.А. ИГХ СО РАН

Эгийнгольский перидотитовый массив: свидетельства взаимодействия с

островодужными расплавами

В отличие от достаточно хорошо изученного процесса плавления в срединно-океанических хребтах, формирующего океаническую литосферу, в представлениях о процессах, происходящих в надсубдукционных зонах, ещё много неясного.

Геохимические особенности перидотитов дают представление о составе литосферной мантии и позволяют с большой степенью достоверности оценить механизм, физико-химические условия плавления и выявить процесс миграции расплавов.

Распространение основных типов структурно-вещественных комплексов в строениии Джидинской зоны [Гордиенко и др., 2007] и расположение изученных перидотитовых массивов.

1-4–структурно-вещественные комплексы: 1- островодужные без расчленения, 2- аккреционной призмы, 3- гайотов, 4- флишевые; - Эгийнгольский перидотитовый массив.

1

Джидинская зона - область развития венд-кембрийских океанических, островодужных, окраинноморских структурно – вещественных комплексов, составлявших Джидинскую островодужную систему на активной окраине Палеоазиатского океана. Современная геологическая структура Джидинской зоны сформировалась в результате коллизии в позднем карбоне – перми.

Площадь массива ~ 90 км2 . Находится в окружении венд-нижнекембрийских карбонатных пород и прорывающих массив гранитоидов. В 80-х изучался Г.И. Пинусом, Л.В. Агафоновым и Ф.П. Лесновым [Пинус и др., 1984], которые отнесли его к альпинотипным перидотитам. Представлен серпентинизирован-ными гарцбургитами и дунитами, включает пироксенитовые дайки.

1 – средне-юрские углисто-терригенные отложения; 2 – нижнее-кембрийская кремнисто-карбонатная толща; 3 – средне- и верхнепалеозойские гранитоиды; 4 – венд-раннекембрийские(?) серпентиниты; 5 – места расположения пироксенитовых даек.

Петрографические исследования и анализ минералов проводились на рентгеноспектральном микроанализаторе JXA8200.

Петрогенные элементы определялись методом РФА (многоканальный рентгеновский спектрометр СРМ-25), Na и K – методом пламенной фотометрии, Cr и Ni – методом атомной абсорбции (спектрометр модели 503 АAnalyst 800 фирмы Perkin-Elmer).

Редкие элементы (Nb, Zr, Hf, Ti, Th, Rb, Ba, Sr, Y, REE) определялись методом масс-спектрометрического анализа с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) на масс-спектрометре высокого разрешения ELEMENT2. Для контроля правильности результатов использовались международные стандарты JP-1 и DTS-1. Воспроизводимость для La, Ce, Nb, Zr, Hf, Ti составила ~15-25 %, для остальных элементов не превышала 10 %.

Содержания Ti контролировались определением другим методом по специально разработанной методике РФА на спектрометре S4 Pioneer фирмы Bruker AXS.

Редкоэлементные составы пироксенов были получены методом вторично-ионной масс-спектрометрии (SIMS) в ИМИ РАН (г. Ярославль). Воспроизводимость измерений не превышала 10 % для примесей с концентрациями >1 г/т и 20 % для концентраций <1 г/т.

Ol

Ol

Ol

Cpx

Opx

Amph

0,4 мм

Opx

1 мм

Opx

Cpx

Cpx

Amph

Opx

Opx

Opx

Opx+L1→ Ol+Cpx+Amph+Sp +L2

Составы оливина и шпинели

40%

30%

20%

10%

FMM

0.840.880.920.96

Mg# оливина

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00C

r# ш

пине

лиНадсубдукционные перидотиты

Перидотитыпассивныхокраин

Абиссальныеперидотиты

0.00.20.40.60.81.0

Mg# шпинели

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Cr#

шпи

нели

Перидотиты

Пироксениты

Надсубдукционныеперидотиты

Абиссальныеперидотиты

Cr# Sp

TiO2 Sp

Составы Ol и Sp перидотитов соответствуют оливин-шпинелевому мантийному тренду (поле надсубдукционных перидотитов). Sp с Cr# 0,35-0,45 соответствуют Sp абиссальных гарцбургитов. Sp с Cr#> 0.45 имеют более низкую магнезиальность и повышенные содержания TiO2, точки их состава отклоняются от реститового тренда к составам шпинелей бонинитов, что свидетельствуют о преобразовании в надсубдукционных зонах.

Состав ортопироксена

Al2O3

Cr2O3

В пределах образца - положительная корреляция Al2O3 и Cr2O3, максимальные концентрации Al2O3 и Cr2O3 в центрах крупных зерен. В образцах с низкой Сr#Sp Al2O3 и Cr2O3 показывают отрицательную корреляцию при сравнении центров крупных зерен. Эти составы близки к ортопироксенам наиболее деплетированых абиссальных перидотитов [Seyler et al., 2003].Точки составов краев и мелких зерен Opx лежат вне поля реститовых Opx абиссальных перидотитов. В образцах с Cr#Sp>0.45 даже центры – вне поля реститовых Opx. Это свидетельствует о выносе Al2O3 и Cr2O3 в расплав.

Состав клинопироксена

La Ce Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb

0.001

0.01

0.1

1

10Эгийнгол

1

Клинопироксен / хондрит

2

31 - Johnson et al., 1990

2 - Bizim is et al., 2000

3 - Seyler et al., 2007

Абиссальные перидот ит ы

надсубдукционные перидот иты

перидот иты, преобразованные расплавом

Сpx гарцбургитов имеют концентрации HREE, промежуточные между Cpx абиссальных и надсубдукционных перидотитов. Кривые распределения характеризуются последовательным понижением концентраций от Yb N к NdN и ростом – LREEN c максимумом по СeN. Максимальные концентрации REE в Сpx имеют образцы с наименьшей хромистостью шпинели. Для воспроизведения наблюдаемых концентрации и формы нормированной кривой для Gd-Yb требуется 9-10% плавление в гранатовой фации за которым следует 13-14% плавление в шпинелевой фации. Суммарная степень плавления ~ 23% плавления. Модель не модального полибарического критического плавления.

Состав клинопироксена

10 100 1000 10000

0.01

0.1

1

10

10 100 1000 10000

0.01

0.1

1

10

100

10 100 1000 10000

0.01

0.1

1

10

100

10 100 1000 10000

0.1

1

10

100

1000

Эгийнгольский массив

Надсубдукционные перидотиты

Абиссальные перидотиты

Yb, ppm Zr, ppm

Ce, ppm Sr, ppm

Ti, ppm Ti, ppm

Ti, ppmTi, ppm

С увеличением степени безводного плавления в реститовых Сpx абиссальных перидотитов происходит уменьшение концентраций Ti и Zr . Cpx из перидотитов надсубдукционных зон (Conical, Torishima и офиолитовых комплексов Hellenic Penensula) лежат в стороне от этого тренда и демонстрируют более низкие концентрации Ti и обогащенность Zr, Sr, La, Ce. Эгийнгольские Сpx также имеют низкое содержания Ti и обогащены Zr, Sr, La, Ce.

На диаграмме MgO-FeO, Al2O3, SiO2 [Herzberg,Herzberg, 2004] перидотиты Эгийнгольского массива не соответствуют составам реститов от безводного плавления примитивной мантии. Характеризуются высоким SiO2, низким MgO, широкими вариациями FeO, низким Al2O3 (степени плавления от ~20 до 40%).

90

91

92

94

93

95

0

1

2345

2

3

5

7

10

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5Доля расплава

Mg# оливина

30 40 50 60

MgO, %

4

6

8

10

FeO

, %

6

5

4

321

10

753

2

0.1 0.2 0.3

0.4

Доля расплава

30 40 50 60

MgO, %

0

1

2

3

4

5

Al 2

O3,

%

5

4

3

21

2 3 5

7

0.1

0.2

0.3

0.4

Доля расплава

Оливин

30 40 50 60

MgO, %

40

42

44

46

48

SiO

2, %

Состав перидотитов

Состав перидотитов

La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

0.001

0.01

0.1

1

RbBa U Nb LaCeNd SrSmEu Zr Hf GdDy Y Er Ti Yb

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

100Порода / ПМ

30

25

20

15

10

5

Порода / ПМ

ConicalTorishima

Надсубдукционные перидотиты:

Надсубдукционые перидотиты: очень низкие концентрации HREE; U-V образные кривые распределения редких элементов (обогащение LILE и LREE, иногда MREE), положительные аномалии по Zr-Hf, Sr, часто Eu, иногда Ti, отрицательная аномалия Nb.

1

0,1 0,01

0,001

10

абиссальныеF

Составы реститов при фракционном полибарическом плавлении ПМ в шпинелевой фации, по [Niu, 2004]

0.001 0.01 0.1 1

1

10

100

1000

10000

Ti

Yb

25%

20%

15%

10%

5%

ПM

0.001 0.01 0.1 1

1

10

100

1000

10000

Ti

Yb

25%

20%

15%

10%

5%

ПМ

0.001 0.01 0.1 1

1

10

100

1000

10000

Ti

Yb

25%

20%

15%

10%

5%

MM

БА

В

надсубдукционные

абиссальные

Преобразованные островодужными расплавами

Эгийнгол

Состав пироксенитов

15 25 35 45 55

MgO, wt.%

0

10

20

30

CaO

, wt.

% 15 25 35 45 55

MgO, wt.%

35

40

45

50

55

60

SiO

2, w

t.%

Гарцбургиты

Пироксениты

Дуниты

CPX OPX

OL

OPX

CPX

OL

HBL

Редкоэлементный состав клинопироксена из пироксенитовых

жил

Состав расплавов, равновесных к

клинопироксенам

La Ce Sr Nd Sm Eu Ti Dy Y Er Yb

0.1

1

10

100

Пор

ода

/ хон

дрит

Высоко-Ca бониниты Тонга и первичные расплавы Троодоса (UPL)(Соболев и др., 1993; Sobolev, Danyushevsky, 1994)

Низко-Ca бониниты Папуа-Новая Гвинея (Konig et al., 2010)

Образование перидотитов Эгийнгольского массива

Образование гарцбургитов в результате ~20% фракционного полибарического плавления, начинающегося в гранатовой фации.

Оно могло происходить в зонах спрединга срединно-океанических хребтов, расположенных рядом с горячими точками.

Перемещение в надсубдукционную зону и преобразование образующимися там бонинитовыми расплавами с формированием дунитов и пироксенитов.

Образование перидотитов Эгийнгольского массива

Спасибо за внимание