Осумилитсодержащие лавы Кельского нагорья (Большой Кавказ): петролого-геохимические характеристики, минеральный состав и условия образования магматических расплавов
- Авторы: Кайгородова Е.Н.1, Лебедев В.А.1, Карташов П.М.1, Ковальчук Е.В.1, Чугаев А.В.1
-
Учреждения:
- Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
- Выпуск: Том 32, № 5 (2024)
- Страницы: 552-585
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/0869-5903/article/view/657773
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869590324050026
- EDN: https://elibrary.ru/ALTCCZ
- ID: 657773
Цитировать
Полный текст



Аннотация
Проведены комплексные петролого-геохимические и минералогические исследования осумилитсодержащих андезит-дацитовых лав вулкана Кордиеритовый (Кельское нагорье, Большой Кавказ), изверженных в конце плейстоцена (около 200 тыс. лет назад). Результаты петрографического изучения шлифов и микрозондового анализа показали, что в породах присутствуют три парагенетические ассоциации минералов: (1) “ксеногенная” (метаморфогенная) – гранат (XPrp = 0.42, XAlm = 0.51–0.53, XGrs = 0.04–0.05) + герцинит + сапфир + бронзит + паргасит + ильменит; (2) раннемагматическая – гиперстен + герцинит + гранат (XPrp = 0.21–0.31, XAlm = 0.52–0.71, XGrs = 0.04–0.13) + ферро-керсутит + ильменит; (3) позднемагматическая – гиперстен-феррогиперстен + лабрадор + гранат (XPrp = 0.04–0.14, XAlm = 0.65–0.81, XGrs = 0.06–0.18) + осумилит-(Mg) + флогопит + тридимит + ильменит + апатит. Выделения осумилита-(Mg) (фенокристы, ксеноморфные агрегаты в матрице и кристаллы в миаролах), средняя формула которого для дацитов вулкана Кордиеритовый может быть записана в виде (K0.73Na0.06Ca0.02□0.20)1.00(Mg1.06Fe2+0.90Mn0.04)2.00(Al2.75Fe2+0.18Fe3+0.06Ti0.01)3.00(Si10.34Al1.66)12O30, образовались преимущественно на поздних магматических стадиях – в промежуточных камерах непосредственно перед подъемом расплава к поверхности или после его излияния. Соответственно, данный минерал в изученных лавах имеет чисто магматогенное происхождение. Термобарометрические расчеты и петрологическое моделирование показали, что глубинный магматический очаг вулкана Кордиеритовый находился на уровне 45–53 км от поверхности в районе раздела Мохо. Температура расплава на раннемагматической стадии составляла не менее 1100оС при 17–23 кбар. Кристаллизация осумилита-(Mg) в промежуточных магматических камерах (на глубинах 30–40 км) и в процессе излияния лавы происходила при 1030–870оС и давлении, поступательно снижающемся от 14–9 до 1 кбар. Предложена петрогенетическая модель, объясняющая причины формирования экзотических осумилитсодержащих лав вулкана Кордиеритовый. Ее основные положения включают: (1) обогащенный верхнемантийный источник (литосферная мантия, метасоматизированная в результате перманентного взаимодействия на уровне раздела Мохо с вышележащей нижней корой, сложенной метаморфизованными терригенно-вулканогенными образованиями); (2) генерация в источнике “сухих” базальтовых магм; (3) кристаллизационная дифференциация в очаге (фракционирование оливина и хромшпинелидов) с образованием “сухого” перегретого андезитового расплава; (4) ограниченная по масштабам ассимиляция поднимающимися к поверхности высокодифференцированными андезитовыми расплавами материала нижней коры, непосредственно под вулканом сложенной лейкократовыми гранулитами, с одновременным фракционированием из расплава граната, ортопироксена и ильменита.
Полный текст

Об авторах
Е. Н. Кайгородова
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: katmsu@mail.ru
Россия, Москва
В. А. Лебедев
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
Email: katmsu@mail.ru
Россия, Москва
П. М. Карташов
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
Email: katmsu@mail.ru
Россия, Москва
Е. В. Ковальчук
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
Email: katmsu@mail.ru
Россия, Москва
А. В. Чугаев
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
Email: katmsu@mail.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Богданова Н.Г., Тронева Н.В., Заборовская Н.Б. и др. О первой находке метаморфического осумилита в СССР // Докл. АН СССР. Т. 250. № 3. 1980. С. 690–693.
- Дзоценидзе Н.М. Тематический отчет: “Геологическое изучение лавовых накоплений Кельского района Большого Кавказа”. Тбилиси: КИМС, 1965. 200 с.
- Левинсон—Лессинг Ф.Ю. Вулканы и лавы Центрального Кавказа. М.-Л.: Изд. Политехнического ин-та, 1913. Т. 20. 134 с.
- Лебедев В.А., Вашакидзе Г.Т. Четвертичные вулканы Большого Кавказа и их каталогизация на основе геохронологических, вулканологических и изотопно-геохимических данных // Вулканология и сейсмология. 2014. № 2. С. 29–45.
- Лебедев В.А., Чернышев И.В., Арутюнян Е.В. и др. Хронология извержений четвертичных вулканов Кельского нагорья (Большой Кавказ) по данным K-Ar изотопного датирования // Докл. АН. 2004. Т. 399. № 3. С. 378–383.
- Лебедев В.А., Чернышев И.В., Чугаев А.В., Вашакидзе Г.Т. Геохронология извержений четвертичных вулканов района Крестовского перевала (Казбекская неовулканическая область, Большой Кавказ) // Докл. АН. 2007. Т. 412. № 2. С. 1–6.
- Лебедев В.А., Вашакидзе Г.Т., Сахно В.Г. Потенциальная вулканическая опасность на Кельском нагорье (Большой Кавказ) // Докл. АН. 2008. Т. 418. № 4. С. 520–525.
- Лебедев В.А., Вашакидзе Г.Т., Арутюнян Е.В., Якушев А.И. Геохронология и особенности эволюции четвертичного вулканизма Кельского нагорья // Геохимия. 2011. № 11. С. 1189–1215.
- Лебедев В.А., Чугаев А.В., Парфенов А.В. Возраст и источники вещества золото-сульфидной минерализации Танадонского месторождения (Республика Северная Осетия – Алания, Большой Кавказ) // Геология рудн. месторождений. 2018. Т. 60. № 4. С. 371–391.
- Леонов М.Г. Тектоногравитационные микститы центрального сегмента Южного склона Большого Кавказа // Большой Кавказ в альпийскую эпоху. Ред. Ю.Г. Леонов. М.: ГЕОС, 2007. С. 231–250.
- Милановский Е.Е., Короновский Н.В. Орогенный вулканизм и тектоника Альпийского пояса Евразии. М.: Недра, 1973. 280 с.
- Минералы: Силикаты с линейными трехчленными группами, кольцами и цепочками кремнекислородных тетраэдров // Справочник. Ред. Ф.В. Чухров. М.: Наука, 1981. Т. 3. Вып. 2. 614 с.
- Никитина Л.П., Гончаров А.Г., Салтыкова А.К., Бабушкина М.С. Окислительно-восстановительное состояние континентальной литосферной мантии Байкало-Монгольской области // Геохимия. 2010. № 1. С. 17–44.
- Парфенов А.В., Лебедев В.А., Чернышев И.В. и др. Петролого-геохимические характеристики лав, источники и эволюция магматических расплавов Казбекского неовулканического центра (Большой Кавказ) // Петрология. 2019. Т. 27. № 6. С. 658–689.
- Соболев Н.В. Парагенетические типы гранатов. М.: Наука, 1964. 220 с.
- Сокол Е.В. Новый генетический тип проявлений осумилита // Зап. ВМО. 1997. № 4. Ч. 126. С. 43–53.
- Соловов А.П., Архипов А.Я., Бугров В.А. и др. Справочник по геохимическим методам поиска полезных ископаемых. М.: Недра, 1990. 335с.
- Станкевич Е.К. Осумилит из вулканических пород Кавказа // Минералы и парагенезисы минералов магматических и метасоматических горных пород. Л.: Наука, 1974. С. 60–64.
- Схиртладзе Н.Н. Постпалеогеновый эффузивный вулканизм Грузии. Тбилиси: Изд-во АН ГрузССР, 1958. 368 с.
- Трифонов В.Г., Соколов С.Ю., Соколов С.А., Хессами Х. Мезозойско-кайнозойская структура Черноморско-Кавказско-Каспийского региона и ее соотношение со строением верхней мантии // Геотектоника. 2020. № 3. С. 55–81.
- Тутберидзе Б.Д. Геология и петрология альпийского позднеорогенного магматизма центральной части Кавказского сегмента. Тбилиси: Изд-во Тбилисского ун-та, 2004. 340 с.
- Устиев Е.К. Тридимитовый дацит с Кельского плато в Центральном Кавказе // Тр. Петрографического ин-та. 1934. Вып. 6. С. 159–164.
- Чернышев И.В., Чугаев А.В., Шатагин К.Н. Высокоточный изотопный анализ Pb методом многоколлекторной ICP-масс-спектрометрии с нормированием по 205Tl/203Tl: оптимизация и калибровка метода для изучения вариаций изотопного состава Pb // Геохимия. 2007. № 11. С. 1155–1168.
- Чугаев А.В., Чернышев И.В., Лебедев В.А., Еремина А.В. Изотопный состав свинца и происхождение четвертичных лав вулкана Эльбрус, Большой Кавказ: данные высокоточного метода MC-ICP-MS // Петрология. 2013. Т. 21. № 1. С. 20–33.
- Aranovich L.Y., Berman R.G. A new garnet-orthopyroxene thermometer based on reversed Al2O3 solubility in FeO-Al2O3-SiO2 orthopyroxene // Amer. Mineral. 1997. V. 82. P. 345–353.
- Arima M., Gover C.F. Osumilite-bearing granulites in the Eastern Grenville Province, Eastern Labrador, Canada: mineral parageneses and metamorphic conditions // J. Petrol. 1991. V. 32. Part 1. P. 29–61.
- Armbruster T., Oberhansli R. Crystal chemistry of double-ring silicates: Structural, chemical, and optical variation in osumilites // Amer. Mineral. 1988. V. 73. P. 585–594.
- Ballasone G., Rossi M., Mormone A. Crystal chemical and structural characterization of an Mg-rich osumilite from Vesuvius volcano (Italy) // Eur. J. Mineral. 2008. № 20. P. 713–720.
- Le Bas M.J., Le Maitre R.W., Streckeisen A., Zanettin B. A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram // J. Petrol. 1986. V. 27. P. 745–750.
- Berg J., Wheeler E.P. Osumilite of deep-seated origin in the contact aureole of the anorthositic Nain complex, Labrador // Amer. Mineral. 1976. V. 61. P. 20–37.
- Bewick S. Deciphering tectonics of the Caucasus from post-collisional volcanism: PhD thesis. The Open University of London, United Kingdom, 2016. 261 p.
- Bosi F., Biagioni C., Pasero M. Nomenclature and classification of the spinel supergroup // Eur. J. Mineral. 2019. V. 31. P. 183–192.
- Carlier G., Lorand J.P., Kienast J.R. Magmatic osumilite in an ultrapotassic dyke, southern Peru: first occurrence // Eur. J. Mineral. 1994. V. 6. № 5. P. 657–665.
- Chukanov N.V., Pekov I.V., Rastsvetaeva R.K. et al. Osumilite-(Mg): validation as a mineral species and new data // Geol. Ore Deposits. 2013. V. 55. №. 7. P. 587–593.
- Chinner G.A., Dixon P.D. Irish osumilite // Mineral. Mag. 1973. V. 35. P. 189–192.
- Costin G., Barker D.C. Lunar Sample 15421,67: enigmatic magnesio-hornblende monocrystal hosting almandine, omphacite, quartz, epidote, osumilite-Mg, and Al2SiO5 // 52nd Lunar and Planetary Science Conference. 2021 (LPI Contrib. № 2548). P. 2267.
- Dale J., Holland T.J.B. Geothermobarometry, P-T paths and metamorphic field gradients of high-pressure of high pressure rocks from the Adula nappe, central Alps // Metamorph. Geol. 2003. V. 21. № 8. P. 813–829.
- Goldman D.S., Rossman G.R. The site distribution of iron and anomalous biaxiality in osumilite // Amer. Mineral. 1978. V. 63. P. 490–498.
- Grew E.S. Osumilite in the sapphirine-quartz terrane of Enderby Land, Antarctica: implications for osumilite petrogenesis in the granulite facies // Amer. Mineral. 1982. V. 67. P. 762–787.
- Harley S.L., Green D.H. Garnet-orthopyroxene barometry for granulites and peridotites // Nature. 1982. V. 300. P.697–701.
- Harley S.L. The solubility of alumina in orthopyroxene coexisting with garnet in FeO-MgO-Al2O3-SiO2 and CaO-FeO-MgO-Al2O3-SiO2 // J. Petrol. 1984. V. 25. № 3. P. 665–696.
- Heimann A., Spry P.G. Zincian spinel associated with metamorphosed Proterozoic base-metal sulfide occurrences, Colorado: a re-evaluation of gahnite composition as a guide in exploration // Canad. Mineral. 2005. V. 43. P. 601–622.
- Hensen B.J. The stability of osumilite in high grade metamorphic rocks // Contrib. Mineral. Petrol. 1977. V. 64. P. 197–204.
- Holder R.M., Hacker B.R., Horton F., Rakotondrazafy A.F.M. Ultrahigh-temperature osumilite gneisses in southern Madagascar record combined heat advection and high rates of radiogenic heat production in a long-lived high-T orogen // Metamorph. Geol. 2018. V. 36. № 7. Р. 855–880.
- Irvine T.M., Baragar W.R. A guide to the chemical classification of common volcanic rocks // Canad. J. Earth. Sci. 1971. V. 8. P. 523–548.
- Kuniaki K., Matsumoto T., Imamura M. Structural change of orthorhombic-I tridymite with temperature: а study based on second-order thermal-vibrational parameters // Zeitschrift für Kristallographie. 1986. V. 177. № 1–2. P. 27–38.
- Martin A.M., Medard M., Devouard B. et al. Fayalite oxidation processes in Obsidian Cliffs rhyolite flow, Oregon // Amer. Mineral. 2015. V. 100. P. 1153–1164.
- Middlemost E.A.K. The basalt clan // Earth Sci. Rev. 1975. V. 11. P. 337–364.
- Miyashiro A. Osumilite, a new silicate mineral, and its crystal structure // Amer. Mineral. 1956. V. 41. P. 104–116.
- Mosar J., Mauvilly J., Koiava K. et al. Tectonics in the Greater Caucasus (Georgia – Russia): From an intracontinental rifted basin to a doubly verging fold-and-thrust belt // Marine and Petroleum Geology. 2022. V. 140. P. 1–14.
- Nimis P., Grutter H. Internally consistent geothermometers for garnet peridotites and pyroxenites // Contrib. Mineral. Petrol. 2010. V. 159. P. 411–427.
- Nowicki T.E., Frimmel H.E., Waters D.J. The occurrence of osumilite in pelitic granulites of the Namaqualand metamorphic complex, South Africa // South Africa J. Geol. 1995. V. 98. P. 191–201.
- Olesch M., Seifert F. The restricted stability of osumilite under hydrous conditions in the system K2O-MgO-Al2O3-SiO2-H2O // Contrib. Mineral. Petrol. 1981. V. 76. P. 362–367.
- Olsen E., Bunch T.E. Compositions of natural osumilite // Amer. Mineral. 1970. V. 55. P. 875–879.
- Parodi G.C., Ventura G.D., Lorand J.-P. Mineralogy and petrology of an unusual osumilite + vanadium-rich pseudobrookite assemblage in an ejectum from the Vico Volcanic Complex (Latium, Italy) // Amer. Mineral. 1989. V. 74. P. 1278–1284.
- Peccerillo A., Taylor S.R. Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area, Northern Turkey // Contrib. Mineral. Petrol. 1976. V. 58. P. 63–81.
- Pleuger J., Podladchikov J.Y. A purely structural restoration of the NFP20-East cross section and potential tectonic overpressure in the Adula nappe (Сentral Alps) // Tectonics. 2014. V. 33. № 5. P. 656–685.
- Schreyer W., Hentschel G., Abraham K. Osumilith in der eifel und die verwendung dieses minerals als petrogenetischer indikator // Tschermaks mineralogische und petrographische Mitteilungen. 1983. 31. Р. 215–234.
- Seryotkin Y., Sokol E., Bakakin V. et al. Pyrometamorphic osumilite: occurrence, paragenesis, and crystal structure as compared to cordierite // Eur. J. Mineral. 2008. V. 20. P. 191–198.
- Shand S.J. Eruptive Rocks. Their Genesis, Composition, Classification, and Their Relation to Ore-Deposits with a Chapter on Meteorite. New York: John Wiley and Sons, 1943. 444 p.
- Sun S.-S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes // Geol. Soc. London. Special Publ. 1989. V. 42. P. 313–345.
- Topuz G., Ahherr R., Kalt A. et al. Aluminous granulites from the Pulyr complex, NE Turkey: a case of partial melting, efficient melt extraction and crystallization // Lithos. 2004. V. 72. P. 183–207.
- Warr L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols // Mineral. Mag. 2021. V. 85. № 3. P. 291–320.
- Yavuz F., Yavuz V. WinSpingc, a Windows program for spinel supergroup minerals // J. Geosci. 2023. V. 68. P. 95–110.
Дополнительные файлы

Примечание
1Дополнительные материалы размещены в электронном виде по doi статьи.