Петрогенезис вендских субщелочных базальтоидов Западного склона Среднего Урала (фракционная кристаллизация, коровая контаминация)

Сазонова Л.В. *, Носова А.А.**, Горожанин В.М.***, Петрова Л.Г.*

*МГУ им. М.В. Ломоносова,Москва; **ИГЕМ РАН, Москва;

*** Институт Геологии УФЦ РАН, Уфа

Развитие неопротерозойских пассивных окраин Восточно-Европейской платформы (ВЕП) сопровождалось внутриплитной магматической активностью. В пределах области, представляющей восточную окраину ВЕП (палеоконтинентальный сектор Урала), в Кваркушско-Каменногорском антиклинории (Средний Урал), известны неопротерозойские вулканические и субвулканические магматические проявления, среди которых преобладают субщелочные и щелочные разности широкого спектра основности. Породы имеют геохимически обогащенный характер, что отчетливо проявлено в их мультиэлементных спектрах, обогащенных и LILE и HFSE. Для пород характерны высокие значения Nb/La и низкие Zr/Nb отношения. В спектрах большинства пород отсутствуют отрицательные аномалии высокозарядных элементов.

Минералого-геохимические исследования дали возможность расшифровать сложную историю фракционирования расплавов, сформировавших трахибазальты и трахиандезиты дворецкого и субщелочные габброиды кусьинского комплексов.

Полученный нами обширный материал по геохимии клинопироксенов (Срх) из уральских вулканитов (например, Носова и др., 2002) свидетельствует, что характер распределения несовместимых элементов в ранних генерациях вкрапленников этого минерала может служить указанием на особенности мантийного источника первичного расплава. В случае зональных кристаллов геохимия отдельных зон может быть информативна в отношении фракционирования расплава-хозяина.

Cpx в субщелочных породах дворецкого и кусьинского комплексов образуют сложные зональные кристаллы нескольких генераций. Все Сpx деплетированы тяжелыми РЗЭ относительно легких (La/Yb)n =1.7, причем тяжелые лантаноиды заметно фракционированы (Dy/Yb)n =1.4, и в же время в области легких-средних РЗЭ спектр имеет куполовидную форму. Cpx характеризуются повышенными содержаниями HFSE: концентрации составляют (мкг/г): Zr - 27-167, Nb - 0.6-1.2, Ti - 2882-16522. Мультиэлементные спектры распределения для Cpx из субщелочных базитов имеют в целом, куполовидный характер, с резким обеднением Ba, Th, Nb, B, тяжелыми РЗЭ, с очень слабыми минимумами Zr, Sr.

Перечисленные характеристики распределения элемнтов-примесей в Cpx субщелочных базитов Кваркушско-Каменногорской структуры отражают следующие особенности исходного расплава, унаследованные расплавами, из которых кристаллизовались данные Cpx: 1). Устойчивость граната в области частичного плавления мантийного источника. 2). Малые степени плавления источника на большой глубине в условиях гранатовой фации глубинности. (Исходя из Ti/Zr отношения в Cpx степень плавления источника не превышала 2%). 3). Крайне низкое влияние водного флюида на магмогенерацию.

Содержания и характер распределения элементов-примесей в Cpx изученных субщелочных пород характерны для континентальных рифтов и резко отличны от других геодинамических обстановок.

Как показали расчеты, составы пород дворецкого и кусьинского комплексов являются сильно фракционированными (требуют ╚добавки╩ 15-22 % Fo₉₀ до достижения расплавом параметров, отвечающих равновесию с мантийным субстратом, Mg# = 0.70). Обогащение Cpx некогерентными элементами растет одновременно с уменьшением их Mg# что, несомненно, отражает кристаллизацию Cpx из все более дифференцированных расплавов.

По коэффициентам распределения минерал/расплав (Dun, Sen, 1994) были рассчитаны содержания малых элементов в модельных расплавах, равновесных с Срх различных генераций, и проведено их сравнение с валовым составом пород. Используя эти данные, удалось восстановить сложную историю кристаллизации субщелочных расплавов. Доказано, что хромистые и высокомагнезиальные ранние ядра Cpx являются не ксеногенными, как предполагалось, а реликтовыми и возникали на ранних стадиях фракционирования расплава.

Трахибазальты и трахиандезибазальты дворецкого комплекса возникли путем дифференциации единого расплава, о чем говорит присутствие в этих породах магнезиальных зерен Cpx с одинаковым характером и уровнем распределения элементов-примесей. Дальнейшая эволюция трахибазальтового и трахиандезибазальтового расплавов протекала по-разному: трахиандезибазальты испытали контаминации коровым веществом, что зафиксировано в составе Cpx поздних генераций.

Рассматриваемые породы несомненно образовались из весьма глубинных расплавов, которые начали кристаллизоваться на подкоровом уровне, так как даже не самые ранние генерации Cpx, по нашим расчетам могли появиться на глубинах не меньше 50 км.

Таким образом, совокупность геохимических и минералогических особенностей субщелочных базитов Кваркушско-Каменногорского сектора Западно-Уральской провинции ВЕП указывает на их кристаллизацию при фракционировании расплавов, возникших при малых степенях плавления глубинного источника, на поздних этапах становления фиксируются признаки контаминации коровым веществом.

Исследования поддержаны РФФИ (грант 06-05-64664)

Литература

Носова А.А., Сазонова Л.В., Наркисова В.В. Симакин С.Г. Элементы-примеси в клинопироксенах из палеозойских вулканитов Тагильской островной дуги Среднего Урала // 2002. Геохимия. ╧ 3. С. 254-268.

Носова А.А., Сазонова Л.В., Наркисова В.В. и др. Петрология из-вестково-щелочных вулканитов павдинского комплекса Тагильского прогиба по данным изучения зональных клинопироксенов (по материалам Уральской сверхглубокой скважины) // Петрология. 2000. Том 8, ╧ 2. С. 182-198.

Dun T., Sen C. Mineral/matrix partion coefficients for orthopyroxene, plagioclase and olivine in basaltic to andesitic systems: a combined analytical and experimental study // Geochim. Cosmochim. Acta. 1994. Vol. 58. P. 717-733.

зеркало на сайте "Все о геологии"