Научный журнал

Современные наукоемкие технологии

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Гусев А.И. 1 Гусев Н.И. 1

---

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

Рассмотрены петрография, петрология и геохимия диоритов, тоналитов и плагиогранит-порфиров кастельского комплекса. Установлена их принадлежность к пералюминиевому магматизму, близкому к адакитовым гранитоидам. Генерация магматитов происходила в результате плавления мантийных гранатовых амфиболитов и коровых пород. В глубинном очаге происходило мантийно-коровое взаимодействие. На заключительных этапах магматогенные флюиды были обогащены водой и в них проявлен тетрадный эффект фракционирования PЗЭ W-типа.

Статья в формате PDF

1149 KB

пералюминиевый магматизм

адакитовые гранитоиды

мантийно-коровое взаимодействие

тетрадный эффект фракционировния РЗЭ

1. 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.

2. Гусев А.И., Гусев А.А. Шошонитовые гранитиды: петрология, геохимия, флюидный режим и оруденение. – М.: Изд-во РАЕ, 2011. – 128 с.

3. Спиридонов Э.М., Федоров Т.О., Ряховский В.М. Магматические образования Горного Крыма. Ст. 1 // Бюллетень МОИП. Отд. геол. 1990. – Т. 65. – Вып. 4. – С. 119–134.

4. Спиридонов Э.М.,. Федоров Т.О., Ряховский В.М. Магматические образования Горного Крыма. Статья 2 // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отделение геологии, 1990. – Т. 65. – Вып. 6. – С. 102-112.

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

6. Barbarin B. A Review of the relationships between granitoid types, their origins and their geodynamic environments // Lithos. – 1999. – V. 46. – Рp. 605-626.

7. Defant M.J., Drummond M.S. Mount St. Helens: potential example of the partial melting of the subducted lithosphere in a volcanic arc. // Geology, 1993. – V. 21. – Pp. 547-550.

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 penrology 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. Ishihara S. The magnetite-series and ilmenite-series granitic rocks // Min. Geol. – Tokyo. – 1977. – V.27. – P. 293-305.

11. 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. – Рp. 489-508.

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

Восточный Крым и Южный Берег Крыма по своему положению весьма близки к структурам Большого Кавказа. В этой части Горного Крыма, как и на Большом Кавказе, известны проявления эффузивного и интрузивного магматизма юрского возраста. Однако изучение магматических пород Крыма проводилось в 30-60-е годы прошлого века. Наиболее свежие данные относятся к началу 90-х годов прошлого века [3, 4]. Новых аналитических данных по большей части магматических образований нет, что сказывается на устаревших представлениях по многим из них. Цель настоящей статьи охарактеризовать свежими аналитическими данными проявления кастельского комплекса Южного Берега Крыма и составить современные представления на их петрогенезис.

Результаты исследований. Кастельский диорит-плагиогранитовый комплекс (I2ks) включает преобладающие плагиограниты, тоналиты, а также кварцевые диориты, габбро-диориты в составе Кастельского, Урагского, Серагозского, Шахринского, Ай-Иоринского, других интрузивов в Кастельско-Аю-Дагском ареале и сопровождающих их даек такого же состава. По сведениям А.Е. Лагорио, у подножья горы Ай-Тодор субвулканическое тело базальтоидов пересечено гранодиоритами (тоналитами, плагиогранитами), которые сопоставляются также с образованиями кастельского комплекса. В краевых частях Кастельского интрузива развиты многочисленные крутопадающие дайки плагиогранит-порфиров с резко выраженными зонами закалки; мощность даек от десятков см., до 6 м. Дайки плагиогранит-порфиров и тоналит-порфиров встречены также в Аю-Дагском массиве и интрузиве мыса Партенит. Традиционно формирование всей ассоциации пород кастельского комплекса рассматривалось как двухфазное [3, 4].

По нашим данным породные типы кастельского комплекса формировались в три фазы, что выявляется по пересечениям различных фаз и наличию включений ранних образований в более поздних. К первой фазе относятся габбро-диориты, диориты, кварцевые диориты. Во вторую фазу сформировались тоналиты и гранодиориты. Заключительная фаза включает плагиограниты и плагиогранит-порфиры. Массивы комплекса сопровождаются дайками пёстрого состава.

Породы I интрузивной фазы, авгит-биотит-роговообманковые диориты, кварцевые диориты и кварцевые габбро-диориты (обычно среднезернистые) слагают ядерную и южную части Кастельского штока. Породы II интрузивной фазы, биотит-роговообманковые тоналиты, гранодиориты слагают основной объем Кастельского, Урагского и других интрузивов. В центральной части интрузивных массивов породы II фазы среднезернистые и мелко-среднезернистые, относительно равномерно-зернистые; в краевой части интрузивов породы II фазы – мелкозернистые порфировидные и резко порфировидные («тоналит-порфиры»). Порфировидные выделения плагиоклаза в них представлены лабрадором (An44-49) и андезин-лабрадором (An31-42); основная ткань породы сложена андезином (An33-37), кварцем, красновато-бурым резко плеохроирующим биотитом; акцессорные минералы – магнетит, апатит, титанит, пирит и пиротин. Биотит по оптическим показателям близок к ряду аннит-сидерофиллиту, а роговая обманка – к паргаситу. Местами паргасит замещается хлоритом и эпидотом.

Химический состав породных типов кастельского комплекса представлен в табл. 1. Все породные типы имеют известково-щелочной состав при сумме щелочей (Na2O+K2O) от 4,05 до 7,21 % и преобладании Na над K. Коэффициент магнезиальности пород низок (вариации Mg# от 0,15 до 0,38). Отношение U/Th повсеместно меньше 1 (от 0,17 до 0,47) и указывает на относительную не изменённость наложенными процессами. Отношения (La/Yb) повышенны (вариации от 4,11 до 6,5), указывающие на дифференцированный тип распределения РЗЭ.

Таблица 1

Представительные анализы адакитовых гранитоидов кастельского комплекса Южного Берега Крыма (оксиды – масс. %, элементы – г/т)

Примечание. Анализы выполнены в Лаборатории Западно-Сибирского Испытательного Центра (г. Новокузнецк). Fe2O3t – не разделённое общее железо (FeO+Fe2O3). Mg# – молекулярные отношения Mg/(Mg+Fe2). Значения РЗЭ нормированы по хондриту по [5].ТЕ1 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ для первой тетрады по [11].

Тоналиты характеризуются повышенными концентрациями Ba, Sr, отношениями Sr/Y и пониженными содержаниями Hf, Ta, Rb.

Плагиогранит-порфиры третьей фазы – резко порфировидные породы, и в отличие от тоналитов, существенно биотитовые по составу темноцветных минералов. Роговая обманка встречается весьма редко. Интрателлурическая фаза представлена идиоморфными выделениями олигоклаза (An17-19), местами зонального с ядром сложенным андезином (An32-36). Основная ткань породы включает кварц, олигоклаз (An14-16), биотит, редко калиевый полевой шпат. Набор акцессориев: апатит, магнетит, сфен, циркон, сульфиды. Петрогеохимические особенности плагиогранит-порфиров близки таковым тоналитов.

Плагиогранит-порфиры даек преобладают среди дайковых образований. Это резко порфировидные породы, и в отличие от плагиогранит-порфиров интрузивных массивов, содержат редкие листочки и чешуйки биотита, слабо замещаемые по периферии хлоритом. Интрателлурическая фаза представлена идиоморфными выделениями олигоклаза (An13-14), местами зонального с ядром сложенным андезином (An31-33). Основная ткань породы включает кварц, олигоклаз (An12-15), биотит, редко калиевый полевой шпат. Набор акцессориев: апатит, магнетит, сфен, циркон, пирротин, халькопирит.

В целом породы кастельского комплекса характеризуются окисленным типом, что определяется присутствием магнетита среди акцессориев. Такие породы относятся к магнетитовой серии гранитоидов по [10]. Высокие отношения Sr/Y и La/Yb и низкие содержания тяжёлых РЗЭ (HREE) (Yb<1,8, Y< 18 г/т) в породах являются типичными для адакитовых магм.

Геологический среднеюрский возраст комплекса подтверждается тем, что валуны и галька интрузивных пород этого комплекса установлены в верхнеюрских конгломератах в районе Балаклавы и на горе Демерджи. К/Ar возраст плагиогранитоидов кастельского комплекса около 160 млн. лет, что отвечает концу средней юры [4].

На диаграмме Al2O3/(Na2O-K2O) – Al2O3/(CaO+Na2O-K2O) все породы попадают в поле пералюминиевых пород (рис. 1, а). Соотношение Fe2O3/(Fe2O3+MgO) – SiO2 показывает, что все породы, кроме одной фигуративной точки тоналита, попадают в поле магнезиальных пород (рис. 1, б). А указанный тоналит ближе к железистой разности.

Рис. 1: а – диаграмма Al2O3/(N2O+K2O) – Al2O3/(N2O+K2O+CaO) по [12] и б – диаграмма SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3+MgO) для пород кастельского комплекса

Породы Кастельского комплекса:

1 – диорит;

2 – тоналиты;

3 – плагиогранит-порфиры;

4 – дайки плагиогранит-порфиров.

На диаграмме Sr/Y – Y все фигуративные точки пород, кроме диоритов, попадают в поле адакитов (рис. 2). Диориты локализуются в поле типичных андезитов, риолитов, дацитов вулканических дуг.

Рис. 2. Диаграмма Sr/Y – Y по [7] для пород кастельского комплекса

Поля на диаграмме по [7]: Adakitic – Адакиты, Typical ARC rocks – породы типичных андезитов, риолитов, дацитов вулканических дуг. Условные обозначения те же, что на рис. 1.

На серии диаграмм по экспериментальному плавлению различных субстратов устанавливается, что генерация пород кастельского комплекса проходила за счёт плавления амфиболитов и граувакк (рис. 3, а, b, c).

Ультракислые породы кастельского комплекса располагаются на максимуме степени известково-щелочного фракционирования ортоклаза и альбита (рис. 3, d). Экспериментально установлено, что этой ситуации могут отвечать: уменьшение щёлочности в процессе взаимодействия вода-породы или небольшая степень ассимиляции пелитов, которые и будут легко увеличивать показатель A/СNK. Вероятно, именно ассимиляция пелитов и имела место для генерации конечных дифференциатов кастельского комплекса – плагиогранит-порфиров плагиолейкогранит-порфиров.

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

Соотношение La/Nb – Ce/Y в породах кастельского комплекса указывает на их формирование за счёт смешения мантийного и корового источников плавления (рис. 4).

Рис. 4. Диаграмма соотношений Ce/Y – La/Nb по [6] для породных типов кастельского комплекса. Остальные условные обозначенияте же, что на рис. 1

На диаграмме (La/Yb)N – (Yb)N фигуративные точки составов пород тяготеют к тренду плавления гранатовых амфиболитов (II) и гранат-содержащей мантии с высоким содержанием граната (10 %) (рис. 5).

Рис. 5. Диаграмма (La/Yb)N – (Yb)N по [6] для пород кастельского комплекса

Тренды плавления различных источников: I- кварцевые эклогиты; II – гранатовые амфиболиты; III – амфиболиты; IV – гранат-содержащая мантия, с содержанием граната 10 %; V – гранат-содержащая мантия, с содержанием граната 5 %; VI – гранат-содержащая мантия, с содержанием граната 3 %; ВМ – верхняя мантия; ВК – верхняя кора. Остальные условные см. на рис.1.

Обсуждение результатов. Приведенные новые материалы по породам кастельского комплекса показывают, что они относятся к пералюминиевому и существенно магнезиальному типам магматизма. Их генерация проходила в результате смешения мантийных и коровых выплавок. При этом мантийный источник был существенно гранатового состава, что и предопределило петро-геохимический облик пород комплекса. На поздних этапах становления комплекса при генерации дайковых образований магматический очаг характеризовался обилием летучих компонентов, о чём свидетельствует проявление тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ – W типа. Ранее нами установлено, что проявление тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ – W типа связано с обильной обводнённостью магматогенных флюидов [1, 2]. Проявление околорудных метасоматитов типа березитов, пропилитов, лиственитов, наличие зон минерализации и существенной пиритизации с выделеними халькопирита, арсенопирита, сфалерита, сопровождаемых аномалиями As, Au, Hg не исключают возможности выявления золото-черносланцевого оруденения в области Кастельского ареала в особенности в связи с дайковыми образованиями. Содержания Сорг. в аргиллитах вблизи Кастельского интрузива варьирует от 1,2 до 2,3 %.

Выводы

Диориты, тоналиты, плагиогранит-порфиры кастельского комплекса относятся к пералюминиевому типу пород, показывающих близость к адакитовым гранитоидам.

Генерация их проходила в результате мантийно-корового взаимодействия мантийных и коровых источников.

В дайковых образованиях (лейкократовых плагиогранит-порфирах) проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ W типа, обусловленный значительной обводнённостью магматогенных флюидов.

Библиографическая ссылка