Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

GEOCHEMISTRY AND PETROLOGY OF SUBVULCANIC FORNATIONS KORGONSKII STOCK MOUNTAIN ALTAI

Gusev A.I. 1
1 The Shukshin Altai State Academy of Education
Data about petrography, petrology and geochemistry of subvolcanic granitoids of Korgonskii stock Mountain Altai lead. Stock composed by plagiogranite-porphyres, plagioleucogranite-porphyres, seldom – silexites. They are differ on microelement contains from adakite granitoids plagioline series rocks. The rocks of massif formed in result mantle-crust interaction and in process mixing mantle and crust substrates. Amphibolites and graywackes of metavolcanic and graywacks volcanic arc exposed of melting. Tetrad effect fractionation of REE W-type manifest in rocks, related with mixing magmatic fluids with vadose waters presumably.
plagiogranite-porphyres
plagioleucogranite-porphyres
silexites
mantle-crust interaction
melting of amphibolites and graywacks
tetrad effect fractionation REE of W-type.

Введение

Субвулканические интрузии имеют важное значение в металлогении различных регионов мира. Не менее важная роль субвулканических интрузий и в области развития девонских вулканогенных разрезов Горного Алтая [3]. Этим и определяется актуальность изучения Коргонского штока. Собственно субвулканические (гипабиссальные) интрузии кислого состава редки. Они размещены в пределах Щебнюхинской и Ночной вулкано-тектонических структур. Щебнюхинский, Ночной, Сибиряковский, Коргонский и мелкие безымянные массивы сложены гранит-порфирами, мелкозернистыми гранитами, реже микрогранодиоритами. Это тела различной, чаще неправильной, формы. Интрузивы неравномерно раскристаллизованы. В них широко проявлены порфировые структуры. Взаимоотношения гранитоидных тел с экструзивными куполами неоднозначны. Так, Щебнюхинский массив прорывает и ороговиковывает риолиты купола в южном экзоконтакте, а другие субвулканические тела риолитов прорывают его. Известны и постепенные переходы гранит-порфиров в риолиты [5]. Специфика Коргонского субинтрузивного тела заключается в том, что как и Щебнюхинский массив, и другие аналогичные субинтрузии в Когоно-Холзунском вулканогенном прогибе, относится к плагиогранит-порфирам. Цель исследования – провести геохимическое изучение пород штока и выявить его петрологические особенности.

Результаты исследований

Коргонский шток сложен, преимущественно плагиогранитами и плагиолейкогранитами, которые характеризуются неравномерной раскристаллизацией, часто имеют порфировую структуру, микрографическую структуру основной массы, а краевая фация слагаемых ими тел нередко представлена фельзитами и фельзит-порфирами. В краевой части штока отмечены также силекситы – крайне кремнекислые породы с высокими концентрациями SiO2 (более 83 %) и низкими содержаниями Al2O3 (8-10 %). Иногда отмечается обилие метасоматически переработанных ксенолитов, шлир, пятен измененных роговиков. Нередко рассматриваемые породы катаклазированы, иногда имеют гнейсовидность.

Плагиограниты сложены альбитом, олигоклазом (60-70 %), кварцем (25-40 %), иногда присутствует биотит и наложенный решетчатый микроклин (до 10 %). Акцессорные минералы представлены сфеном, апатитом, магнетитом, цирконом, гранатом. По уровню кремнекислотности данные породы иногда варьируют до диоритоидов. Химический состав пород плагиогранитного ряда характеризуется высокой натриевостью (Na2O = 5,04-6,58 %), низкой калиевостью (K2O = 0,31-1,15 %) и глиноземистостью (Индекс Шенда = 0,98), низкими содержаниями Ta, Rb, Ba, Sr, Nb, Yb, повышенными концентрациями Sc, Zr. Породы характеризуются дифференцированным типом распределения редкоземельных элементов (РЗЭ). Отношения La/YbN варьируют от 12,0 до 13,7. Повсеместно отношения U/Th в породах ниже 1, что свидетельствует об отсутствии в породах наложенных гидротермальных изменений. В отличие от адакитовых гранитоидов, плагиогранитиды Коргонского штока имеют весьма низкие отношения Sr/Y (от 0,4 до 8,9). Пространственно со штоками субвулканических пород связаны скарновые месторождения железа (табл. 1).

Таблица 1

Cодержания оксидов (в масс.  %) и микроэлементов (в г/т) в субвулканических образованиях Коргонского штока и дайках

Породы

1

2

3

4

5

6

7

SiO2

72,22

73,1

73,72

73,84

74,1

74,3

75,91

TiO2

0,42

0,42

0,52

0,48

0,42

0,4

0,23

Al2O3

14,69

13,75

12,85

13,71

14,31

14,1

13,51

Fe2O3

1,45

1,1

1,06

0,85

1,56

1,4

1,59

FeO

1,03

0,94

0,99

0,5

0,9

0,8

1,1

MnO

0,04

0,04

0,05

0,04

0,03

0,03

0,03

MgO

0,97

0,67

1,23

0,63

1,24

0,97

0,63

CaO

1,6

2,6

1,03

1,95

0,34

0,6

0,12

Na2O

5,65

5,15

5,04

6,58

5,5

5,6

6,29

K2O

0,73

1,15

0,74

0,43

0,7

0,75

0,31

P2O5

0,1

0,09

0,1

0,08

0,06

0,06

0,03

П.п.п.

0,5

0,4

0,3

0,4

0,4

0,5

0,4

Сумма

100,4

100,1

100,1

100,3

100,3

100,2

100,4

V

1,5

2,0

1,6

1,8

1,7

0,2

8,0

Cr

1,5

1,0

1,4

1,6

2,0

2,5

2,2

Ba

185

400

120

118

70

19

170

Ni

1,9

1,7

1,5

1,6

1,3

1,4

2,0

Co

1,8

1,6

1,4

1,7

1,1

1,0

3,0

Cu

2,5

2,2

2,1

1,9

0,9

0,4

9,0

Zn

3,6

3,2

3,0

2,6

0,9

0,3

9,1

Pb

7,6

7,0

6,4

5,6

4,5

3,5

4,0

Sn

1,2

1,3

1,1

1,0

0,9

1,1

2,0

Sc

55

58

72

70

76

75

9,9

Sr

260

270

210

220

115

97

12,5

Zr

180

200

198

165

180

156

181

Nb

10

10,1

10,3

9,5

9,8

9,7

9,2

Y

29

36

35

33

31

28

35

Yb

5,2

5,0

5,1

4,9

4,9

4,8

5,2

U

1,1

1,0

0,9

1,2

1,3

1,2

2

Th

10,1

11,2

9,7

12,1

13,2

13,1

8,5

Li

2,5

2,6

2,5

2,1

1,9

0,7

3,2

W

1,0

1,2

1,3

1,2

1,3

0,8

1,6

Mo

0,9

1,1

1,3

0,8

0,7

1,0

2,1

Rb

24

45

30

15

21

19

11,0

Cs

3,5

3,5

4,1

4,2

4,8

4,2

8,4

Ga

15

14

19

17

16,5

17

16,3

La

95

97

99

98

94

100

101

Ce

115

118

114

116

113

117

118

Pr

5,5

5,6

5,7

6,0

4,9

5,8

6,1

Nd

49,7

50,0

50,6

50,9

49,8

51,8

52,1

Sm

9,9

10,1

10,3

10,2

9,7

10,1

11,9

Eu

1,3

1,5

1,4

1,6

1,62

1,55

1,5

Gd

7,3

7,2

7,5

7,4

7,3

7,56

7,6

Tb

1,1

1,2

1,25

1,32

1,18

1,32

1,4

Dy

0,8

0,9

0,85

0,91

0,64

0,6

0,7

Ho

3,5

3,6

3,4

3,7

3,6

3,8

4,0

Er

0,7

0,66

0,7

0,8

0,83

0,8

0,9

Tm

2,1

2,2

2,3

2,2

2,0

2,3

2,5

Lu

0,3

0,33

0,4

0,41

0,37

0,4

0,45

Hf

6,2

6,1

6,3

6,8

6,5

5,8

6,0

Ta

0,5

0,52

0,54

0,6

0,63

0,62

0,7

La/YbN

12,0

12,8

12,8

13,2

12,6

13,7

12,8

La/SmN

5,9

5,9

5,8

5,9

5,9

6,1

5,2

Eu/Eu*

0,45

0,52

0,47

0,54

0,57

0,53

0,46

U/Th

0,109

0,089

0,093

0,099

0,098

0,092

0,23

Sr/Y

8,9

7,5

6,0

6,7

3,7

3,5

0,4

Примечание. Силикатные анализы для главных компонентов, а также микроэлементов методами ICP-MS и ICP-AES выполнены в Лабораториях Института геологии и минералогии СОРАН (г. Новосибирск) и ВСГЕИ (г. Санкт-Петербург); N – элементы нормированы по [6]. Eu*= (SmN+GdN)/2. Породы Коргонского штока: 1 – плагиогранит-порфир, 2-6 – плагиолейкогранит-порфиры, 7 – дайка плагиолейкогранит-порфира.

На канонических диаграммах породы Коргонского штока попадают в поля пералюминиевых гранитоидов (рис. 1, а) и магнезиальных разностей (рис. 1, б).

6514.jpg

Рис. 1. а – диаграмма Al2O3/(N2O+K2O) – Al2O3/(N2O+K2O+CaO) по [11]; б – диаграмма SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3+MgO) по [12] для пород Коргонского штока 1 – Плагиогранит-порфиры, 2 – плагиолейкогранит-порфиры, 3 – дайка плагиолейкогранит-порфира

В породах штока проявлен тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов W – типа, варьирующий от 0,33 до 0,38 (табл. 2). В таблице 2 приведены также и характерные отношения элементов и сравнение с таковыми в хондритах. Следует отметить, что некоторые отношения элементов в породах устойчиво ниже хондритовых (Y/Ho, Zr/Hf, La/Nb, Eu/Eu*), а другие дают разброс значений и выше, и ниже хондритовых (La/Ta, Sr/Eu, Sr/Y). Это свидетельствует о резком изменении содержаний элементов в породах, вызванных различными причинами (мантийными процессами и коровыми и мантийно-коровым взаимодействием). На диаграмме Y/Ho – TE1,3 выявляется тренд уменьшения значения ТЭФ РЗЭ с уменьшением отношений Y/Ho (рис. 2).

Таблица 2

Отношения элементов и значения тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) РЗЭ в породах Коргонского штока

Отношения элементов и значения ТЭФ

1

2

3

4

5

6

7

Отношения в хондритах

Y/Ho

8,3

10,0

10,3

8,9

8,6

7,4

8,7

29,0

Zr/Hf

29,0

32,8

31,4

24,3

27,7

26,9

30,2

36,0

La/Nb

9,5

9,6

9,6

10,3

9,6

10,3

10,9

30,75

La/Ta

190

186

183

163

149

161

144

17,57

Sr/Eu

200

180

150

137

71

62

8,3

100,5

Eu/Eu*

0,45

0,52

0,47

0,54

0,57

0,53

0,46

1,0

Sr/Y

8,9

7,5

6,0

6,7

3,7

3,5

0,4

4,62

TE1,3

0,36

0,37

0,365

0,38

0,33

0,34

0,36

-

Примечание. ТЕ 1.3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ (среднее между первой и третьей тетрадами) по В. Ирбер [10]; Eu*= (SmN+GdN)/2. Значения в хондритах приняты по [6].

6482.jpg

Рис. 2. Диаграмма Y/Ho – TE 1,3 для пород Коргонского штока TE 1,3 – среднее значение ТЭФ между первой и третьей тетрадами по [10]. Хондритовые значения приняты по [6]. Остальные условные как на рис. 1.

На диаграммах по экспериментальному плавлению фигуративные точки пород в большинстве случаев попадают в поля плавления амфиболитов и граувакк (рис. 3, а, b, c). А по соотношению А/CNK – SiO2 фигуративные точки пород близки c одной стороны к области плавления палеозойских граувакк и фанерозойских кратонных сланцев, а с другой – они тяготеют к тренду фракционирования известково-щелочных вулканогенных пород орогенных поясов (рис. 3, d).

На диаграмме La/Nb – Ce/Y фигуративные точки пород явно имеют признаки смешения с коровым материалом (рис. 4).

Приведенные материалы показывают, что плагиогранит-порфиры и плагиолейкогранит-порфиры Коргонского штока показывают признаки генерации за счёт плавления амфиболитов и граувакк известково-щелочной серии пород нижней коры вулканогенной дуги.

В то же время они показывают и признаки смешения с коровым материалом, скорее всего, верхне-корового уровня в результате мантийно-корового взаимодействия [1]. Проявление тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ W-типа предполагает резкое изменение состава флюидов и соотношений редкоземельных элементов. Чаще всего проявление тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ W – типа связывают с участием вадозных вод при контаминации коровым материалом [2, 4]. Вероятно, формирование плагиогранитоидов Коргонского штока происходило в результате контаминации коровым материалом и смешением магматогенных флюидов с вадозными водами, что повлияло на проявление тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ W – типа.

6474.jpg

Рис. 3. Экспериментальные диаграммы: (a), (b), (c) – диаграммы композиционных экспериментальных расплавов из плавления фельзических пелитов (мусовитовых сланцев), метаграувакк и амфиболитов для пород Коргонского штока; (d) – диаграмма SiO2 – A/CNK) для пород Коргонского штока. Тренд известково-щелочного фракционирования вулканических пород орогенных регионов, по [8, 9]. A- Al2O3, CNK – Сумма CaO, Na2O, K2O. Остальные условные те же, что на рис. 1.

6466.jpg

Рис. 4. Диаграмма соотношений Ce/Y – La/Nb по [7] для пород Коргонского штока Остальные условные те же, что на рис. 1.

Заключение

Плагиогранит-порфиры и плагилейкогранит-порфиры Коргонского штока формировались за счёт плавления метаморфизованных амфиболитов и граувакк нижней коры, имеющих сходство с известково-щелочными породами вулканической дуги орогенного пояса. Последующие стадии формирования пород связаны с процессами мантийно-корового взаимодействия, сопровождаемого смешением с материалом верхней коры, насыщенным вадозными водами. Породы относятся к пералюминиевому и магнeзиальному типам. Породы характеризуются дифференцированным типом распределения РЗЭ. В них проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ W – типа, обусловленный присутcтвием в магматогенных флюидах вадозных вод, вероятно, попавшим в них в результате контаминации коровым материалом.