Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

ГЕОХИМИЯ И ПЕТРОЛОГИЯ СУБВУЛКАНИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ КОРГОНСКОГО ШТОКА ГОРНОГО АЛТАЯ

Гусев А.И. 1
1 Алтайская государственная академия образования им. В.М. Шукшина
Приведены данные о петрографии, петрологии и геохимии субвулканических гранитоидов Коргонского штока Горного Алтая. Шток сложен плагиогранит-порфирами и плагиолейкогранитами, редко – силекситами. Они отличаются по микроэлементному составу от адакитовых гранитоидов плагиоряда. Породы массива формировались в результате мантийно-коровогог взаимодействия и в процессе смешения мантийного и корового субстратов. Плавлению подвергались амфиболиты и граувакки метавулканитов и граувакк вулканической дуги. В породах проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ W – типа, предположительно связанный со смешением магматогенных флюидов с вадозными водами.
плагиогранит-порфиры
плагиолейкограниты
силекситы
мантийно-коровое взаимодействие
плавление амфиболитов и граувакк
тетрадный эффект фракционирования РЗЭ W- типа.
1. Гусев А.И., Коробейников А.Ф. Мантийно-коровое взаимодействие в генерации различных типов оруденения: геофизический и петрологический аспекты // Известия Томского политехнического университета. – 2009. – Т 315, № 1. – С. 18-25.
2. Гусев А.А., Гусев А.И., Гусев Н.И, Гусев Е.А. Два типа тетрадного эффекта фракционирования редкоземельных элементов в шошонитовых гранитоидах Кавказских Минеральных вод // Современные наукоёмкие технологии. – 2011. – № 4. – C. 17-22.
3. Гусев А.И. Минерагения и полезные ископаемые Алтайского края. – Бийск: Изд-во ГОУВПО АГАО, 2011. – 365 с.
4. Гусев А.И., Гусев А.А. Тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов и его использование в решении проблем петрологии гранитоидов // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 5. – C.45-49.
5. Гусев А.И., Табакаева Е.М. Геологическое строение и полезные ископаемые междуречья Коргон-Чарыш Горного Алтая. – Бийск: Изд-во АГАО, 2014. – 225 с.
6. Anders E., Greevesse N. Abundences of the elements: meteoric and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. – 1989. – V.53. – Pp. 197-214.
7. Barbarin B. A review of the relationships between granitoid types, their origins and their geodynamic environments // Lithos. – 1999. – V. 46. – Рp. 605-626.
8. Ewart A. A review of the mineralogy and chemistry of Tertiary – Recent dacitic, latitic, rhyolitic and related salic rocks. – Trondjemites, Dacites and Related Rocks. – Amsterdam, 1979. – Pp. 13-121.
9. Ewart A. The mineralogy and petrology of Tertiary – Recent orogenic volcanic rocks: with special reference to the andesitic-basaltic compositional range. – Andesites: Orogenic Andesites and Related Rocks. – Chichester, 1982. – Pp. 25-95.
10. Irber W. The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of evolving peraluminous granite suites // Geochim Comochim Acta. – 1999. – V.63. – №3/4. – Pp. 489-508
11. Maniar P.D., Piccoli P.M. Tectonic discrimination of granitoids // Geological Soc. America Bulletin. – 1989. – V.101. – Pp. 635-643.
12. Villaseca C., Barbero L., Herreros V. A re-examination of the typology of peraluminous granite types in intracontinental orogenic belts // Trans. of Royal Soc. of Edinburg Earth Science. – 1998. – V. 89. – P. 113-119.

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.


Библиографическая ссылка

Гусев А.И. ГЕОХИМИЯ И ПЕТРОЛОГИЯ СУБВУЛКАНИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ КОРГОНСКОГО ШТОКА ГОРНОГО АЛТАЯ // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 9-2. – С. 84-89;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34360 (дата обращения: 20.04.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674