Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Гусев А.И. 1

---

1 Алтайская государственная академия образования им. В.М. Шукшина

Приведены данные по петро-геохимии вулканогенных пород реки Бодрак: базальтам, трахибазальтам, андезибазальтам и андезитам. Указаны вещественные признаки насыщенности магматогенных флюидов летучими компонентами, и в первую очередь, фтором. Породы отнесены к мета- и пералюминиевым группам, магнезиальным и железистым разностям. Их генезис связан с различной степенью частичного плавления астеносферных источников: шпинелевых лерцолитов обогащённой мантии и гранатовых лерцолитов деплетированной мантии. В породах проявлен тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов М-типа, обусловленный высокой флюидонасыщенностью расплавов, в особенности фтором.

Статья в формате PDF

2673 KB

лавы

базальты

трахибазальты

андезибазальты

андезиты

частичное плавление шпинелевых лерцолитов и гранатовых лерцолитов

тетрадный эффект фракционирования РЗЭ

1. 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.

2. Гусев А.И. Петрология и геохимия вулканических пород Карадага (Восточный Крым, Россия) // Успехи современного естествознания, 2014. – №12. – С.57–62.

3. Гусев А.И. Геохимия и петрология вулканических пород карьера Петропавловского (Центральный Крым, Россия) // Успехи современного естествознания. – 2014. – №12. – С. 554-560.

4. Лебединский В.И., Макаров Н.Н. Вулканизм Горного Крыма. – Киев, 1962. – 143 с.

5. Маракушев А.А. Термодинамические факторы образования рудной зональности скрытого оруденения на основе зональности гидротермальных месторождений. – М.: Наука, 1976. – С. 36–51.

6. Aldanmaz E., Pearce J.A., Thirlwall M.F., Mitchell J.G. Petrogenetic evolution of late Cenozoic, postcollision volcanism in western Anatolia, Turkey // Journal of Volcanology and Geothermal Research. – 2000. – V. 102. – P. 67-95.

7. Anders E., Greevesse N. Abundences of the elements: meteoric and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. – 1989. – V. 53. – Рp. 197-214.

8. DePaolo, D.J., Daley, E.E. Neodymium isotopes in basalts of the southwest Basin and Range and lithosphere thinning during continental extension// Chem. Geol. – 2000. – V. 169. – Pp. 157–185.

9. 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.

10. Maniar P.D., Piccoli P.M. Tectonic discrimination of granitoids // Geological Soc. America Bulletin, 1989. – V.101. – Pp. 635–643.

11. Meijers M.J.M., Vrouwe B., van Hinsbergen D.J.J. et all. Jurassic arc volcanism on Crimea (Ukraine): Implications for the paleo0subduction zone configuration of the Black Sea region // Lithos, 2010. – V. 119. – Pp. 412–426.

12. Villaseca C., Barbero L., Herreros V. A re-examination of the typology of peraluminous granite types in the intracontinental orogenic belts // Trans. of Royal Soc. of Edinburg Earth Science, 1998. –V. 89. – P. 113–119.

В Центральном Крыму в районе Симферополя, Бодрака, Альмы, селения Лозового обнажено несколько вулканогенных и субвулканических разрезов, представляющих собой эффузивные центры полуострова, имеющих все признаки близости к вулканическим центрам и подводящим каналам. Их изучение интенсивно проводилось в 60-90-е годы прошлого века c детальным описанием петрографии пород [4]. Возраст вулканитов считался поздне-байосским, отнесённым к бодракско-карадагской вулканической серии и формировавшимся в островодужной обстановке. Однако, в последнее время появились уточнённые данные о Ar/Ar возрасте эффузивов субвулканических образований Карадага, Петропавловского карьера, Бодрака [11], давшие новый толчок к пересмотру и вещественных характеристик этих образований. Цель исследования – изучить петрологические и геохимические особенности вулканитов реки Бодрак с применением современных методов анализа пород (методом эмиссионной спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой (ISP-MS) на спектрометре «ОРTIMA-4300»), как это сделано нами для вулканитов Карадага и Петропавловского карьера [2, 3].

Результаты исследований. Вулканогенные породы в районе реки Бодрак представлены линзовидными телами лав базальтов, трахибазальтов, андезибазальтов и андезитов, относящиеся к бодракскому субвулканическому комплексу с абсолютным K/Ar возрастом 160-175 млн. лет [4]. 40Ar/39Ar методом по плагиоклазу возраст вулканитов уточнён и составляет 160-162 млн. лет (келловей-оксфорд) [11]. Вулканиты, как правило, порфиритовые породы с вкрапленниками оливина (местами полностью серпентинизированного), авгита в базальтах, трахибазальтах, роговой обманки, авгита и плагиоклаза в андезибазальтах и андезитах. Изредка в андезитах отмечается биотит с повышенным содержанием фтора (до 3 %). В базальтах и андезитах присутствуют миароловые пустоты. Матрикс микролитовый. Местами в андезитовых лавах в стекле присутствуют везикулы, представляющие собой микропузырьки с захваченными вулканическими газами. Нередки миндалины, выполненные микрокристаллическим кварцем, халцедоном, цеолитом, эпидотом, кальцитом, хлоритом. Плагиоклаз вкрапленников полисинтетически сдвойникован, с прямой зональностью, местами замещается кальцитом и хлоритом.

Характерной особенностью всех пород является резкое преобладание натрия над калием. Отношение U/Th варьирует от 0,3 до 0,38, свидетельствующее об отсутствии в анализируемых породах сильных наложенных изменений. В породах наблюдается не дифференцированный тип распределения лёгких относительно тяжёлых редкоземельных элементов, подтверждаемый нормированным к хондриту отношением (La/Yb)N, варьирующим от 0,26 до 0,84 (табл. 1).

Таблица 1

Представительные анализы вулканитов реки Бодрак (главные компоненты в  %, элементы – в г/т)

Примечание. Анализы выполнены: силикатный на главные компоненты химическим методом в Лаборатории Западно-Сибирского испытательного Центра (г. Новокузнецк); для микроэлементов – методом ICP-MS в лаборатории СО РАН (г. Новосибирск). Нормализация элементов проведена по [7]. Породы р. Бодрак: 1–2 – базальты, 3–4 – трахибазальты, 5 – андезибазальт, 6–8 –андезиты.

На классификационной диаграмме (Na2O+K2O) – SiO2 вулканиты реки Бодрак занимая свои поля, свидетельствуют о преобладании нормальных известково-щелочных пород, а трахибазальты, возможно, свидетельствуют о процессах частичного плавления различных источников, или о контаминации коровым материалом (рис. 1).

На канонических диаграммах породы реки Бодрак попадают в различные поля. По соотношению Al2O3/(Na2O+K2O) – Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) базальты локализуются в метаалюминиевом и пералюминиевом полях, а все остальные разности – в пералюминиевом (пересыщенном глинозёмом) (рис. 2, а). По соотношению Fe2O3/(Fe2O3+MgO) – SiO2 андезиты относятся к железистым и магнезиальным разностям, а все остальные породы – к магнезиальным (рис. 2, б).

Рис. 1. Диаграмма (Na2O+K2O) – SiO2 для вулканитов реки Бодрак: 1 – базальты; 2 – трахибазальты; 3 – андезиты; 4 – андезибазальты

Рис. 2. а – диаграмма Al2O3/(N2O+K2O) – Al2O3/(N2O+K2O+CaO) по [10]; б –диаграмма SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3+MgO) по [12] для вулканогенных пород реки Бодрак. Условные на рис. 1

Интерпретация результатов. Приведенные результаты показывают, что вулканиты реки Бодрак отличаются от таковых Карадага по возрасту и петро-геохимическим данным [Гусев]. По соотношению La и Nb все породы реки Бодрак тяготеют к астеносферному источнику (рис. 3).

Соотношение La/Sm- La указывет, что породы реки Бодрак генерированы из различных мантийных источников и неодинаковой степени частичного плавления (рис. 4).

Рис. 3. Диаграмма La – Nb по [8] для вулканических пород реки Бодрак. Границы геосфер приняты по соотношениям La и Nb по [8]: Lit – литосфера, Ast – астеносфера. Условные обозначения на рис. 1

Рис. 4. Диаграмма La/Sm – La по [6] для вулканитов реки Бодрак. 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

Если генерация базальтов связана с высокой степенью частичного плавления шпинелевого лерцолита обогащённой мантии, то источником образования остальных пород была деплетированная мантия и разная степень частичного плавления гранатового лерцолита. Если базальты тяготеют к среднему составу базальтов E-MORB, то трахибазальты располагаются вблизи среднего состава базальтов N-MORB (рис. 4).

В вулканических породах района проявлен тетрадный эффект фракционирования (ТЭФ) РЗЭ М- типа, что является необычным для базальтоидов. В таблице 2 приведены величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ и некоторые отношения элементов, а также значения этих отношений в хондрите. Следует указать, что отношения элементов La/Nb и La/Ta в породах района меньше, чем в хондритах, отношения остальных элементов и меньше и больше хондритовых, указывая на значительное перераспределение элементов в вулканитах реки Бодрак (табл. 2).

Таблица 2

Величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ и отношения некоторых элементов в вулканических породах реки Бодрак

Примечание. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ как среднее между первой и третьей тетрадами по [9]. Eu*= (SmN+GdN)/2. Вулканические породы реки Бодрак: 1-2 – базальты, 3-4 – трахибазальты, 5 – андезибазальт, 6-8 – андезиты.

На диаграмме Zr/Hf – TE1,3 увеличение тренда значений ТЭФ РЗЭ М- типа происходит с уменьшением отношений Zr/Hf (рис. 5). Более низкие отношения Zr/Hf отвечают более высокой щёлочнности среды, согласно рядам кислотности – щелочности в водно-сероводородных растворах при стандартных условиях по [5]. Следовательно, увеличение величины тетрадного эффекта М-типа происходит при повышении щёлочности среды магматогенных флюидов, в которых важную роль играли F-комплексы [1], судя по тому, что в породах обнаружен биотит с повышенным содержанием фтора.

Заключение

Вулканогенные породы реки Бодрак включают лавовые базальты, трахибазальты, андезибазальты и андезиты, иногда миндалекаменные. Наличие везикул в вулканическом стекле и миндалин, указывает на то, что лавы были насыщены газами и флюидами, содержавшими в себе CO2, F, SO2 и другие компоненты. В породных типах проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М-типа, который обусловлен высокой флюидонасыщенностью расплавов, в особенности фтором, комплексы которого трансформировали соотношение редких земель в тетрадах [1]. Генерация базальтов связана с высокой степенью частичного плавления шпинелевого лерцолита обогащённой мантии, источником же образования остальных пород была деплетированная мантия и разная степень частичного плавления гранатового лерцолита. Если базальты тяготеют к среднему составу базальтов E-MORB, то трахибазальты проявляют близость к среднему составу базальтов N-MORB.

Рис. 5. Диграмма Zr/Hf – TE1,3 для эффузивных пород реки Бодрак. Условные на рис. 1

Библиографическая ссылка