Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

В Центральном Крыму в районе Симферополя обнажено несколько вулканогенных разрезов, представляющих собой эффузивные центры полуострова, имеющих все признаки близости к вулканическим центрам (фрагментам палеовулканов). Их изучение интенсивно проводилось в 60-90-е годы прошлого века c детальным описанием петрографии пород [4, 5, 7]. Возраст вулканитов считался поздне-байосским, отнесённым к бодракско-карадагской вулканической серии и формировавшимся в островодужной обстановке [7, 8]. Однако, в последнее время появились уточнённые данные о возрасте эффузивов Петропавловского карьера [15] и продолжительности вулканической деятельности на этом участке (в 15 млн. лет – от конца байоса до конца келловея), что может значительно уточнить геодинамическую обстановку формирования вулканитов, принадлежности их к единой бодракско-карадагской серии и их петрологии. Цель исследования – изучить петрологические и геохимические особенности вулканитов Петропавловского карьера с применением современных методов анализа пород, как это сделано нами для вулканитов Карадага [3].

Результаты исследований

Наше обследование проведено не только в Петропавловском карьере, но и в окрестностях с. Украинка, что позволило предположить о положении вулканического фрагмента в тектоническом клине. Представительные анализы вулканитов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Представительные анализы вулканических пород Петропавловского карьера (оксиды в масс.%, элементы – в г/т)

Примечание. Анализы выполнены: силикатные на главные компоненты в Лаборатории Западно-Сибирского испытательного центра (г. Новокузнецк); микроэлементы определены методом ICP-MS) в лаборатории Сибирского отделения РАН (г. Иркутск). N- значения нормированы по хондриту по [10]. Породы Петропавловского карьера: 1 – 2- трахибазальты; 3- андезибазальт; 4- 5-трахиандезибазальты; 6- андезит; 7, 8, 9 – трахиандезиты.

Вулканиты относятся к низко-титанистой, известково-щелочной и умеренно-щелочной сериям пород (с преобладанием натрия над калием). Все породные типы характеризуются численными величинами отношения U/Th менее 1, указывающими на то, что проанализированные породы не несут существенных наложенных процессов. Нормированные отношения (La/Yb)N варьируют от 0,23 до 3,88, свидетельствующие о не дифференцированном типе распределения РЗЭ. Отношения Eu/Eu* колеблются от 1,05 до 1,42 (превышающие мантийные значения), подтверждающие слабую позитивную аномалию в породах по европию (табл. 1).

Соотношение Al2O3/(Na2O+K2O) – Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) классифицирует все породы перглинозёмистым типом (рис. 1, а).

Рис. 1. а – диаграмма Al2O3/(N2O+K2O) – Al2O3/(N2O+K2O+CaO) по [13] и б – диаграмма SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3+MgO) по [18] для пород Петропавловского карьера. Породы карьера: 1 – трахибазальты, 2 – андезибазальт, 3 – трахиандезибазальты, 4 – андезит, 5 – трахиандезиты

По соотношениям Fe2O3/(Fe2O3+MgO) – SiO2 трахибазальты, андезибазальты, трахиандезибазальты относятся к магнезиальным разностям, а андезиты и трахиандезиты тяготеют к полю железистых пород (рис. 1, б).

Cоотношение содержаний La и Sm, нормированных к верхней земной коре, указывает на источник плавления родоначальной магмы на обогащённую (трахибазальты, трахиандезиты) и деплетированную (андезибазальты, трахиандезибазальты) мантию (рис. 2).

Рис. 2. Диаграмма LaUCN – Sm UCN по [16, 17] для пород Петропавловского карьера; LaUCN и Sm UCN – значения концентраций лантана и самария, нормализованные верхне-коровые значения по [14]. Остальные условные обозначения см. на рис. 1

Интерпретация результатов

Приведенные результаты показывают, что породы Петропавловского карьера формировались из обогащённой и деплетированной мантийной магмы. На диаграмме соотношений La/Sm и La видно, что трахибазальты тяготеют к среднему составу E-MORB обогащённой мантии при частичной плавлении шпинелевого лерцолита (0,3), а трахиандезиты ближе к источнику плавления обогащённой мантии, но меньшей степени частичного плавления шпинелевого лерцолита (0,1) (рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма La/Sm – La по [9] для пород Петропавловского карьера: DMM – деплетированный мантийный источник MORB. РМ – примитивная мантия; ЕМ – обогащённый мантийный источник; E-MORB – и N-MORB – составы обогащённых (Е) и нормальных (N), базальтов срединно-океанических хребтов; точечные линии – тренды плавления источников DMM и EM, засечки с цифрами на точечных линиях – степень частичного плавления для соответствующих мантийных источников. Условные те же, что на рис. 1

Андезибазальты, трахиандезибазальты и андезиты попадают на кривую плавления нормальных N-MORB базальтов при небольшой (0,05) степени частичного плавления гранатового лерцолита (рис. 3). Обилие в породах миндалин и везикул свидетельствует о насыщенности расплавов летучими компонентами. Нами оценены величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ в породах, приведенных в табл. 2. Во всех проанализированных породах проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М-типа, варьирующий от 1,12 до 1,8.

Таблица 2

Величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ и отношения некоторых элементов в породах Петропавловского карьера

Примечание. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ как среднее между первой и третьей тетрадами по [11]. Eu*= (SmN+GdN)/2.

На диаграмме соотношений Y/Ho – TE1,3 в породах, образованных за счёт плавления обогащённой мантии тренд увеличение значений ТЭФ РЗЭ коррелируется с повышением отношений Y/Ho и имеет более пологий наклон, чем для пород, генерированных за счёт плавления N-MORB базальтов (рис. 4).

Рис. 4. Диаграмма Y/Ho – TE1,3 для эффузивов Петропавловского карьера; Породы, генерированные: А – за счёт плавления шпинелевого лерцолита: 1 – трахибазальты, 5 – трахиандезиты; Б – за счёт плавления гранатового лерцолита 2 – андезибазальт, 3 – трахиандезибазальты; 4 – андезит

На диаграмме Zr/Hf – TE1,3 тренды соотношений для пород, произошедших от плавления разных источников отличаются. В породах, генерированных частичным плавлением деплетированной мантии увеличение численных значений ТЭФ происходит при почти не меняющихся отношениях Zr/Hf (рис. 5).

Рис. 5. Диграмма Zr/Hf – TE1,3 для эффузивных пород Петропавловского карьера. Условные обозначения те же, что на рис. 4

Тренд изменения соотношений для пород, образовавшихся за счёт плавления обогащённой мантии (шпинелевого лерцолита) обусловлен различной степенью частичного плавления. Меньшие величины ТЭФ отвечают меньшей степени частичного плавления и повышенных отношений Zr/Hf. А более высокие отношения Zr/Hf отвечают более высокой кислотности среды, согласно рядам кислотности – щелочности в водно-сероводородных растворах при стандартных условиях по [6].

Выводы

Таким образом, породы вулканического центра относятся к пералюминиевому типу и смешанным характеристикам по железистости и магнезиальности. Генезис вулканитов сложен и определяется степенью частичного плавления различных мантийных субстратов: обогащённой и деплетированной мантии. Трахибазальты и трахиандезиты формировались за счёт частичного плавления (от 0,1 до 0,3) шпинелевого лерцолита, а андезибазальты, трахиандезибазальты и андезиты – за счёт плавления гранатового лерцолита.

В породах проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М- типа, который обусловлен насыщенностью магматогенных расплавов летучими компонентами (фтором, водой, углекислотой и другими компонентами), а также различной степенью частичного плавления разных компонентов мантийного субстрата: шпинелевого лерцолита, или гранатового лерцолита. В последнем случае величины ТЭФ разнообразные и колеблются в узком интервале (от 1,6 до 1,8). Низкая степень частичного плавления шпинелевого лерцолита порождает ТЭФ малых значений (1, 12 до 1,21), а более высокая степень частичного плавления обогащенной мантии сопровождается ТЭФ значениями 1,67-1,78.