Феннеровский тренд и роль фракционной кристаллизации и несмесимости ферробазальтовой магмы в петрогенезисе гранофиров: пример мезопротерозойского Валаамского силла в Ладожском грабене, Карелия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведены петрографические, минералогические, геохимические, изотопно-геохимические исследования графических лейкогранитов и вмещающих их феррогаббро, кварцевых ферромонцогаббро, кварцевых монцодиоритов, кварцевых монцонитов в мезопротерозойском Валаамском силле в Ладожском грабене на Карельском кратоне. Силл характеризуется неявно выраженной расслоенностью: феррогаббро распространены в нижней части силла, средняя часть сложена кварцевыми габбромонцонитами и кварцевыми монцонитами, графические лейкограниты (гранофиры) слагают густую сеть жил преимущественно в верхней части силла. Геохимические особенности феррогаббро, железистые составы оливина и пироксенов, низко-Са состав плагиоклаза в нем указывают на эволюцию по феннеровскому тренду относительно первичного мантийного расплава. Гранофиры имеют петро- и геохимические характеристики анорогенных щелочных гранитов, характеризуются отрицательной Eu/Eu* = 0.15–0.49 и по распределению REE сходны с гранофирами расслоенных интрузивов. Все породы силла характеризуются близким изотопным составом стронция, (87Sr/86Sr)Т = 0.7043–0.7066, и неодима, εNd от –9.6 до –11.2. Модельные расчеты показывают, что фракционная кристаллизация может привести исходный расплав феррогаббро в область несмесимости. В феррогаббро и ферромонцогаббро силла установлены микроструктуры ильменит-магнетит-силикатных сростков; подобные микроструктуры в расслоенных интрузивах рассматриваются как свидетельство несмесимости обогащенной Fe жидкости с таковой, обогащенной Si (Holness et al., 2011; Dong et al., 2013). Отделение высококремнистой жидкости могло происходить в промежуточной камере при 350 МПа и 960°C; на уровень становления силла около 70 МПа поступала магма в виде кристаллической каши, сквозь которую мигрировал кислый расплав. Этот расплав испытывал фракционную кристаллизацию и вступал в реакционные взаимоотношения с минералами вмещающей среды. На уровне становления силла он закристаллизовывался в гранофировый агрегат при переохлаждении. На примере Валаамского силла показано, что после того, как фракционирование по классическому феннеровскому тренду достигнет конечного состава – феррогаббро, его продолжение с сопряженным снижением содержаний SiO2 и Fe может быть связано с неполным отделением и перемешиванием обогащенных железом расплавов и отделившегося кислого расплава. Такой механизм может реализоваться при становлении мафической части массивов AMCG-типа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Носова

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: nosova@igem.ru
Россия, Москва

Н. М. Лебедева

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Email: nosova@igem.ru
Россия, Москва

А. А. Возняк

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Email: nosova@igem.ru
Россия, Москва

Л. В. Сазонова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: nosova@igem.ru

факультет геологии

Россия, Москва

И. А. Кондрашов

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Email: nosova@igem.ru
Россия, Москва

Ю. О. Ларионова

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Email: nosova@igem.ru
Россия, Москва

Е. В. Ковальчук

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Email: nosova@igem.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Котельникова З.А., Котельников А.Р. Фазовое состояние NaF-содержащего флюида при 700 С и Р = 1, 2 и 3 кбар по данным изучения синтетических флюидных включений в кварце // Геология и геофизика. 2011. Т. 52. № 11. С. 1665–1676.
  2. Купцова А.В., Худолей А.К., Дэвиc В.И. др. Возраст и источники сноса песчаников приозерской и салминской свит рифея в восточном борту Пашско-Ладожского бассейна (южная окраина Балтийского щита) // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2011. T. 19. № 2. C. 3–19.
  3. Ларин А.М. Граниты рапакиви и ассоциирующие породы. СПб.: Наука, 2011. 402 с.
  4. Ларионова Ю.О., Самсонов А.В., Шатагин К.Н. Источники архейских санукитоидов (высоко-Mg субщелочных гранитоидов) Карельского кратона: Sm-Nd и Rb-Sr изотопно-геохимические данные // Петрология. 2007. Т. 15. № 6. С. 571–593.
  5. Максимов А.В., Богданов Ю.Б., Воинова О.А. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000 000 (третье поколение). Серия Балтийская. Лист P-(35),36. Петрозаводск. Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2015. 400 с. + 3 вкл.
  6. Савельева В.Б., Базарова Е.П., Шарыгин В.В., Карманов Н.С. Циркон-кварц-кальцитовые обособления в карбонатно-щелочных метасоматитах западного прибайкалья и их петрогенетическое значение // Зап. РМО. 2014. Т. 143. № 5. С. 1–16.
  7. Свириденко Л.П. К проблеме генезиса рапакиви и других калиевых гранитов. Петрология и структурный анализ кристаллических образований. Л.: Наука, 1970. С. 152–156.
  8. Свириденко Л.П., Светов А.П. Валаамский силл габбро-долеритов и геодинамика котловины Ладожского озера. Петрозаводск: Карел. НЦ РАН, 2008. 123 с.
  9. Смирнов С.З. Флюидный режим кристаллизации водонасыщенных гранитных и пегматитовых магм: физико-химический анализ // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 9. С. 1643–1663.
  10. Степанов К.И., Житникова И.А., Михайлова Д.В. и др. Государственная геологическая карта СССР масштаба 1 : 200000. Серия Карельская. Листы Р-35-XXIV, P-36-XIX (Сортавала). Объяснительная записка. СПб., 2004. 220 с.
  11. Франк-Каменецкий Д.А. Петрология рифейских базитов Приладожья: Дисс. … докт. геол.-мин. наук. СПб.: СПБГУ. 1998. 150 с.
  12. Acosta M.D., Watkins J.M., Reed M.H. et al. Ti-in-quartz: Evaluating the role of kinetics in high temperature crystal growth experiments // Geochim. Cosmochim. Acta. 2020. Т. 281. С. 149–167.
  13. Amantov A., Laitakari I., Poroshin Ye. Jotnian and Postjotnian sandstones and diabases in the surroundings of the Gulf of Finland // Explanation to the Map of Precambrian basement of Gulf of Finland and surrounding area 1:1 mill, Geol. Sur. Finland. Spec. Paper 21. 1996. P. 99–113.
  14. Amelin Y.V., Larin A.M., Tucker R.D. Chronology of multiphase emplacement of the Salmi rapakivi granite-anorthosite complex, Baltic Shield: implications for magmatic evolution // Contrib. Mineral. Petrol. 1997. V. 127. P. 353–368.
  15. Artemieva I.M., Shulgin A. Is the proterozoic ladoga rift (SE Baltic Shield) a rift? // Precambr. Res. 2015. Т. 259. С. 34–42.
  16. Barnes S.J., Mungall J.E., Le Vaillant M. et al. Sulfide-silicate textures in magmatic Ni-Cu-PGE sulfide ore deposits: Disseminated and net-textured ores // Amer. Mineral. 2017. V. 102. № 3. P. 473–506. doi: 10.2138/am-2017–5754
  17. Barnes S.J., Yudovskaya M.A., Iacono-Marziano G. et al. Role of volatiles in intrusion emplacement and sulfide deposition in the supergiant Norilsk-Talnakh Ni-Cu-PGE ore deposits // Geology. 2023.
  18. https://doi.org/10.1130/G51359.1
  19. Bindeman I.N., Brooks C.K., McBirney A.R. et al. The low-δ18O late-stage ferrodiorite magmas in the skaergaard intrusion: result of liquid immiscibility, thermal metamorphism, or meteoric water incorporation into magma? // J. Geol. 2008. Т. 116. № 6. С. 571–586.
  20. Boehnke P., Watson E.B., Trail D. et al. Zircon saturation re-revisited // Chem. Geol. 2013. Т. 351. С. 324–334.
  21. Bonin B. A-type granites and related rocks: Evolution of a concept, problems and prospects // Lithos. 2007. V. 97. № 1–2. P. 1–29.
  22. Brander L., Söderlund U. Mesoproterozoic (1.47–1.44 Ga) orogenic magmatism in Fennoscandia; Baddeleyite U-Pb dating of a suite of massif-type anorthosite in S. Sweden // Int. J. Earth Sci. 2009. V. 98. № 3. P. 499–516.
  23. Borisov A., Aranovich L. Zircon solubility in silicate melts: New experiments and probability of zircon crystallization in deeply evolved basic melts // Chem. Geol. 2019. V. 510. P. 103–112.
  24. Botcharnikov R.E., Almeev R.R., Koepke J. et al. Phase relations and liquid lines of descent in hydrous ferrobasalt – Implications for the skaergaard intrusion and Columbia river flood basalts // J. Petrol. 2008. V. 49. № 9. P. 1687–1727.
  25. Campe C.E. Ghost granophyre: A new texture with implications for plagiogranite differentiation and Ti-in-quartz thermometry. Master of Science in Geology in the Graduate College of the University of Illinois Urbana-Champaign. 2021.
  26. Charlier B., Grove T.L. Experiments on liquid immiscibility along tholeiitic liquid lines of descent // Contrib. Mineral. Petrol. 2012. V. 164. № 1. P. 27–44.
  27. Charlier B., Namur O., Grove T.L. Compositional and kinetic controls on liquid immiscibility in ferrobasalt-rhyolite volcanic and plutonic series // Geochim. Cosmochim. Acta. 2013. V. 113. P. 79–93.
  28. Coint N., Keiding J.K., Ihlen P.M. Evidence for silicate–liquid immiscibility in monzonites and petrogenesis of associated Fe–Ti–P-rich rocks: Example from the Raftsund Intrusion, Lofoten, Northern Norway // J. Petrol. 2020. V. 61. № 4. egaa045.
  29. DePaolo D.J. Neodymium isotopes in the Colorado Front Range and implications for crust formation and mantle evolution in the Proterozoic // Nature. 1981. V. 291. P. 193–197.
  30. Dong H., Xing C., Wang C.Y., Textures and mineral compositions of the Xinjie layered intrusion, SW China: Implications for the origin of magnetite and fractionation process of Fe-Ti-rich basaltic magmas // Geosci. Frontiers. 2013. V. 4. I. 5. P. 503–515. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2013.01.011
  31. Dyck B., Holness M. Microstructural evidence for convection in high-silica granite // Geology. 2022. V. 50. № 3. P. 295–299.
  32. Fenner C.N. The crystallization of basalts // Amer. J. Sci. 1929. Ser. 5. V. 18. P. 225–253.
  33. Fischer L.A., Wang M., Charlier B. et al. Immiscible iron- and silica-rich liquids in the Upper Zone of the Bushveld Complex // Earth Planet. Sci. Lett. 2016. V. 443. P. 108–117.
  34. Foden J., Sossi P.A., Wawryk C.M. Fe isotopes and the contrasting petrogenesis of A-, I- and S-type granite // Lithos. 2015. V. 212–215. P. 32–44.
  35. Fred R., Heinonen A., Heinonen J.S. Equilibrium crystallization of massif-type anorthosite residual melts: a case study from the 1.64 Ga Ahvenisto complex, Southeastern Finland // Contrib. Mineral. Petrol. 2020. V. 175. № 9. P. 1–23.
  36. Frost B.R., Arculus R.J., Barnes C.G. et al. A geochemical classification of granitic rocks // J. Petrol. 2001. V. 42. P. 2033–2048.
  37. Frost C.D., Frost B.R. Reduced rapakivi-type granites: the tholeiite connection // Geology. 1997. V. 25. № 7. P. 647–650.
  38. Frost C.D., Frost B.R. On ferroan (A-type) granitoids: their compositional variability and modes of origin // J. Petrol. 2011. V. 52. № 1. P. 39–53.
  39. Gelman S.E., Deering C.D., Bachmann O. et al. Identifying the crystal graveyards remaining after large silicic eruptions // Earth Planet. Sci. Lett. 2014. V. 403. P. 299–306.
  40. Gervasoni F., Klemme S., Rocha-Júnior E.R.V. et al. Zircon saturation in silicate melts: a new and improved model for aluminous and alkaline melts // Contrib. Mineral. Petrol. 2016. V. 171. № 3. P. 1–12.
  41. Grabarczyk A., Wiszniewska J., Krzemińska E. et al. A new A-type granitoid occurrence in southernmost Fennoscandia: geochemistry, age and origin of rapakivi-type quartz monzonite from the Pietkowo IG1 borehole, NE Poland // Mineral. Petrol. 2023. V. 117. № 1. P. 1–25.
  42. Hirschmann M. Origin of the Transgressive granophyres from the Layered Series of the Skaergaard intrusion, East Greenland // J. Volcanol. Geotherm. Res.1992. V. 52. № 1–3. P. 185–207.
  43. Holness M.B., Stripp G., Humphreys M.C.S. et al. Silicate liquid immiscibility within the crystal mush: late-stage magmatic microstructures in the skaergaard intrusion, east greenland // J. Petrol. 2011. V. 52. № 1. P. 175–222.
  44. Honour V.C., Holness M.B., Partridge J.L. et al. Microstructural evolution of silicate immiscible liquids in ferrobasalts // Contrib. Mineral. Petrol. 2019. V. 174. № 9. P. 1–24.
  45. Huang R., Audétat A. The titanium-in-quartz (TitaniQ) thermobarometer: A critical examination and re-calibration // Geochim. Cosmochim. Acta. 2012. V. 84. P. 75–89.
  46. Jahns R.H., Burnham C.W. Experimental studies of pegmatite genesis: I. A model for the derivation and crystallization of granitic pegmatites // Econom. Geol. 1969. V. 64. № 8. P. 843–864.
  47. Jakobsen J.K., Veksler I.V., Tegner C. et al. Immiscible iron- and silica-rich melts in basalts petrogenesis documented in the Skaergaard intrusion // Geology. 2005. V. 33. № 11. P. 885–888.
  48. Johansson Å., Bingen B., Huhma H. et al. A geochronological review of magmatism along the external margin of Columbia and in the Grenville-age orogens forming the core of Rodinia // Precambr. Res. 2022. V. 371. P. 106463. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2021.106463
  49. Karandashev V.K., Khvostikov V.A., Nosenko S.V., Burmii Z.P. Stable highly enriched isotopes in routine analysis of rocks, soils, grounds, and sediments by ICP-MS // Inorganic Materials. 2017. V. 53. P. 1432–1441.
  50. Konopelko D., Savatenkov V., Glebovitsky V. et al. Nd isotope variation across the archaean-proterozoic boundary in the North Ladoga Area, Russian Karelia // GFF. 2005. V. 127. № 2. P. 115–122.
  51. Latypov R., Chistyakova S., Costin G. et al. Monomineralic anorthosites in layered intrusions are indicators of the magma chamber replenishment by plagioclase-only-saturated melts // Sci. Rep. 2020. V. 10. № 1. P. 1–14.
  52. Larsen B.R. Syn-magmatic granophyric-rich pipes in the Skaergaard Intrusion, East Greenland: Implications for cross-cumulus melt transfer during layered gabbro formation // International Geological Congress. Oslo. 2008.
  53. https://gsi.ir/en/articles/9172/
  54. Lesher C.E, Brown E.L., Barfod G.H. et al. Iron isotope systematics of the skaergaard intrusion and implications for its liquid line of descent // J. Petrol. 2023. V. 64. Iss. 8. https://doi.org/10.1093/petrology/egad053
  55. Lino L.M., Carvalho P.R., Vlach S.R.F. et al. Evidence for silicate liquid immiscibility in recharging, alkali-rich tholeiitic systems: the role of unmixing in the petrogenesis of intermediate, layered plutonic bodies and bimodal volcanic suites // Lithos. 2023. V. 450–451. P. 107–193. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2023.107193
  56. Lowenstern J.B. Carbon dioxide in magmas and implications for hydrothermal systems // Mineral. Depos. 2001. V. 36. № 6. P. 490–502
  57. Lubnina N.V., Mertanen S., Söderlund U. et al. A new key pole for the East European Craton at 1452Ma: Palaeomagnetic and geochronological constraints from mafic rocks in the Lake Ladoga region (Russian Karelia) // Precambr. Res. 2010. V. 183. № 3. P. 442–462.
  58. Maneta V., Anderson A.J. Monitoring the crystallization of water-saturated granitic melts in real time using the hydrothermal diamond anvil cell // Contrib. Mineral. Petrol. 2018. V. 173. № 10. С. 0.
  59. McBirney A.R. The Skaergaard Intrusion // Dev. Petrol. 1996. V. 15. № C. P. 147–180.
  60. McLelland J.M., Selleck B.W., Hamilton M.A. et al. Late- to post-tectonic setting of some major proterozoic anorthosite-mangerite-charnockite-granite (AMCG) suites // Can. Mineral. 2010. V. 48. № 4. P. 729–750.
  61. Morgan G.B., London D. Process of granophyre crystallization in the long mountain granite, Southern Oklahoma // Bull. Geol. Soc. Amer. 2012. V. 124. № 7–8. P. 1251–1261.
  62. Namur O., Charlier B., Toplis M.J. et al. Crystallization sequence and magma chamber processes in the ferrobasaltic Sept Iles layered intrusion, Canada // J. Petrol. 2010. V. 51. № 6. P. 1203–1236.
  63. Neymark L.A., Yu. Amelin V., Larin A.M. Pb-Nd-Sr isotopic and geochemical constraints on the origin of the 1.54–1.56 Ga Salmi rapakivi granite-anorthosite batholith (Karelia, Russia) // Mineral. Petrol. 1994. V. 50. № 1–3. P. 173–193.
  64. Nosova A.A., Sazonova L.V., Kargin A.V. et al. Mineralogy and geochemistry of ocelli in the damtjernite dykes and sills, chadobets uplift, siberian craton: Evidence of the fluid–lamprophyric magma interaction // Minerals. 2021. V. 11. № 7. P. 1–24. https://doi.org/10.3390/min11070724
  65. Nosova A.A., Lebedeva N.M., Sazonova L.V. et al. Immiscibility between Fe- and Si-rich silicate melts in mesoproterozoic ferrobasalt of the Ladoga Graben, Karelia, Russia // Dokl. Earth Sci. 2022. V. 505. № 2. P. 517–523.
  66. Peng P., Wang X., Lai Y. et al. Large-scale liquid immiscibility and fractional crystallization in the 1780 Ma Taihang dyke swarm: Implications for genesis of the bimodal Xiong’er volcanic province // Lithos. 2015. V. 236. P. 106–122.
  67. Putirka K.D. Thermometera and barometers for volcanic systems // Rev. Mineral. Geochem. 2008. V. 69. P. 61–120. https://doi.org/10.2138/rmg.2008.69.3
  68. Rämö O.T. Petrogenesis of the Proterozoic rapakivi granites and related rocks of southeastern Fennoscandia: Nd and Pb isotopic and general geochemical constraints // Geol. Surv. Finl. 1991. Bull. 335. P. 161.
  69. Rämö O.T., Mänttäri I., Vaasjoki M. et al. Age and significance of Mesoproterozoic CFB magmatism, Lake Ladoga region, NW Russia // Geol. Soc. Amer. Abstract Programs. 2001. V. 33. P. 6.
  70. Rhodes R.C. Bushveld Granophyre in the Stavoren tin district, Transvaal // South African J. Geol. 1975. V. 78. № 1. P. 71–74.
  71. Ridolfi F. Amp-TB2: an updated model for calcic amphibole thermobarometry // Minerals. 2021. V. 11. № 3. P. 324.
  72. Ridolfi F., Renzulli A., Puerini M. Stability and chemical equilibrium of amphibole in calc-alkaline magmas: An overview, new thermobarometric formulations and application to subduction-related volcanoes // Contrib. Mineral. Petrol. 2010. V. 160. P. 45–66.
  73. Sauerzapf U., Lattard D., Burchard M., Engelmann R. The titanomagnetite–ilmenite equilibrium: new experimental data and thermo-oxybarometric application to the crystallization of basic to intermediate rocks // J. Petrol. 2008. V. 49. № 6. P. 1161–1185.
  74. Seitz S., Putlitz B., Baumgartner L. et al. A NanoSIMS Investigation on Timescales Recorded in Volcanic Quartz From the Silicic Chon Aike Province (Patagonia) // Front. Earth Sci. 2018. V. 6. P. 1–19.
  75. Shah S.A., Shao Y., Zhang Y. et al. Texture and Trace Element Geochemistry of Quartz: A Review // Minerals. 2022. V. 12. № 8. P. 1–25.
  76. Sharkov E.V. Middle-proterozoic anorthosite-rapakivi granite complexes: An example of within-plate magmatism in abnormally thick crust: Evidence from the East European Craton // Precambrian Res. 2010. V. 183. № 4. P. 689–700.
  77. Shellnutt J.G., Zhou M.F., Zellmer G.F. The role of Fe-Ti oxide crystallization in the formation of A-type granitoids with implications for the Daly gap: An example from the Permian Baima igneous complex, SW China // Chem. Geol. 2009. V. 259. № 3–4. P. 204–217.
  78. Siégel C., Bryan S.E., Allen C.M. et al. Use and abuse of zircon-based thermometers: A critical review and a recommended approach to identify antecrystic zircons // Earth-Sci. Rev. 2018. V. 176. P. 87–116.
  79. Skursch O., Tegner C., Lesher C.E. et al. Two expressions of the transition from mafic cumulates to granitoids in the Bushveld Complex, South Africa: Examples from the western and eastern limbs // Lithos. 2020. V. 372–373. P. 105671.
  80. Sun S. McDonough W. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes // Geol. Soc. London. Spec. Publ. 1989. V. 42. P. 313–345. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19
  81. Thomas R., Davidson P. Revisiting complete miscibility between silicate melts and hydrous fluids, and the extreme enrichment of some elements in the supercritical state – Consequences for the formation of pegmatites and ore deposits // Ore Geol. Rev. 2016. V. 72. P. 1088–1101.
  82. Thomas R., Davidson P., Schmidt C. Extreme alkali bicarbonate- and carbonaterich fluid inclusions in granite pegmatite from the Precambrian Rønne granite, Bornholm Island, Denmark // Contrib. Mineral. Petrol. 2011. V. 161. P. 315–329.
  83. Thy P., Lesher C.E. Tegner C. The Skaergaard liquid line of descent revisited // Contrib. Mineral. Petrol. 2009. V. 157. P. 735–747. https://doi.org/10.1007/s00410-008-0361-6
  84. Toplis M.J., Carroll M.R. An experimental study of the influence of oxygen fugacity on Fe-Ti oxide stability, phase relations, and mineral-melt equilibria in ferro-basaltic systems // J. Petrol. 1995. V. 36. № 5. P. 1137–1170.
  85. Toplis M.J., Carroll M.R. Differentiation of ferro-basaltic magmas under conditions open and closed to oxygen: Implications for the skaergaard intrusion and other natural systems // J. Petrol. 1996. V. 37. № 4. P. 837–858.
  86. Troll V.R., Nicoll G.R., Ellam R.M. et al. Petrogenesis of the Loch Bà ring-dyke and Centre 3 granites, Isle of Mull, Scotland // Contrib. Mineral. Petrol. 2021. V. 176. № 2. P. 1–22.
  87. Van Achterbergh E., Ryan C., Jackson S., Griffin W. Data reduction software for LA-ICP-MS. LaserAblation ICP-MS in the Earth Sciences – Principles and applications // Short Courses – Mineral. Ass. Canada. 2001. V. 29. P. 239–224.
  88. VanTongeren J.A., Mathez E.A. Large-scale liquid immiscibility at the top of the Bushveld Complex, South Africa // Geology. 2012. V. 40. № 6. С. 491–494.
  89. Vantongeren J.A., Mathez E.A., Kelemen P.B. A felsic end to Bushveld differentiation // J. Petrol. 2010. V. 51. № 9. P. 1891–1912.
  90. Veksler I.V., Kähn J., Franz G., Dingwell D.B. Interfacial tension between immiscible liquids in the system K2O-FeO-Fe2O3-Al2O3-SiO2 and implications for the kinetics of silicate melt unmixing // Amer. Mineral. 2010. V. 95. P. 1679–1685.
  91. Villa I.M., Bièvre P. De, Holden N.E. et al. IUPAC–IUGS recommendation on the half life of 87Rb // Geochim. Cosmochim. Acta. 2015. V. 164. P. 382–385.
  92. Wager L., Brown G. Layered igneous rocks. Edinburgh and London: Oliver and Boyd, 1968. 588 р.
  93. Wu F.Y., Liu X.C., Ji W.Q. et al. Highly fractionated granites: Recognition and research // Sci. China Earth Sci. 2017. V. 60. № 7. P. 1201–1219.
  94. Zhang C., Li X., Almeev R.R. et al. Ti-in-quartz thermobarometry and TiO2 solubility in rhyolitic melts: new experiments and parametrization // Earth Planet. Sci. Lett. 2020. V. 538. P. 116213.
  95. Zhang Y., Namur O., Charlier B. Experimental study of high-Ti and low-Ti basalts: liquid lines of descent and silicate liquid immiscibility in large igneous provinces // Contrib. Mineral. Petrol. 2023. V. 178. № 1. P. 1–24.
  96. Zhu D., Bao H., Liu Y. Non-traditional stable isotope behaviors in immiscible silica-melts in a mafic magma chamber // Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 1–10.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (а) Геологическое положение Валаамского силла в структурах северо-запада Восточно-Европейского кратона по (Brander, Söderlund, 2007) и (Grabarczyk et al., 2023), с дополнениями. Прямоугольником выделена область, показанная на (б). (б) Геологическая схема Северного Приладожья показывает позицию Валаамского силла в пределах Ладожского грабена в области сочленения Карельского кратона и свекофенской орогенной области. 1, 2: вулканическая ассоциация Ладожского грабена: 1 – Валаамский силл, феррогаббро, кварцевые ферромонцогаббро, монцодиориты, кварцевые монцониты, графические лейкограниты (µМР1v); 2 – ферробазальты, салминская свита (βMP1sl); 3 – алевролиты, песчаники, приозерская и салминская свиты, (МР1pr+sl); 4 – Салминский массив AMCG-типа (ργМР1). 5–11: Свекофенская орогенная область: 5 – Элисенваарско-вуоксинский монцогаббро-монцонит-сиенит-гранитовый комплекс (µν-γµPR3ev); 6 – диорит-базитовый комплекс (νβPR1); 7 – куркиекский норит-эндербитовый (νePR1k) и 8 – диорит-тоналитовые импиниемский и яккимский ((δ-ργPR1im δPR1j) комплексы; 9 – граниты нерасчлененные (γPR3); 10 – ладожская серия, биотитовые гнейсы, кварц-слюдяные сланцы и другие метаморфиты (PR1ld); 11 – исоярвинская метаморфическая толща, метатуффиты (PR1). 12 – синскладчатые нерасчлененные плутонические комплексы, мигматиты, граниты (mαγAR3); 13 – мигматит-плагиогранитные комплексы Карельского кратона (mργAR2–3); 14 – разломы: а – достоверные, б – предполагаемые; 15 – Мейерский надвиг. (в) – район работ. Геологическая основа по (Максимов и др., 2015; Степанов и др., 2004), с изменениями; геологические схемы участков детальных работ на островах, показаны прямоугольниками на (б): 16 – феррогаббо; 17 – кварцевые монцониты, 18 – амфиболовые кварцевые монцониты; 19 – жилы: а – кварцевых монцонитов, б – графических лейкогранитов; 20 – контуры разновидностей пород; 21 – точки наблюдения: а – использованные в настоящей работе и в Supplementary 1, ESM_1, б – прочие.

Скачать (861KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Жилы графического лейкогранита и кварцевого монцонита в Валаамском силле: (а) и (б) жилы в кварцевом ферромонцогаббро на о-ве Лункулунсаари; (в) жила кварцевого монцонита в феррогаббро в северо-западной части о-ва Валаам; (г) пологая жила лейкогранитов в кварцевом ферромонцогаббро в юго-восточной части о-ва Валаам; (д) трубка графического лейкогранита в кварцевом ферромонцогаббро, о. Лункуунсаари; (е) сканы шлифов в соответствии с местом отбора на рис. 2д.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фотографии пород Валаамского силла в обратноотраженных электронах (BSE). (а) феррогаббро, на зерна железистого оливина нарастает ортопироксен, хорошо видны симплектитоподобные срастания ильменита и магнетита, а также отдельные зерна магнетита и апатита (обр. 21С-21); (б) кварцевое ферромонцогаббро. Наблюдается нарастание КПШ на зерна плагиоклаза, промежутки между крупными зернами полевых шпатов заполнены гранофировыми срастаниями калиевого полевого шпата и кварца (обр. 22Лд-06); (в) зона контакта между кварцевым феррогаббро (справа) и гранофировой частью образца жильного монцонита (слева). На контакте происходит нарастание КПШ на зерна плагиоклаза и замещение клинопироксена хлоритом и биотитом (обр. 21С-22); (г) контакт между жилой графического лейкогранита и кварцевым феррогаббро. Округлые зерна клинопироксена замещены биотитом и актинолитом, присутствуют симплектито-подобные срастания ильменита с амфиболом, апатит приурочен к ильмениту и замещенным зернам клинопироксена. Промежутки заполнены гранофировым агрегатом (обр. 22Лд-16); (д) графический лейкогранит, зерна полевого шпата полностью или частично замещаются мелкими гранофировыми срастаниями (GR), на которые нарастают более крупные гранофировые сростки, есть сохранившиеся реликты полевого шпата пятнистого облика (обр. 22Лд-06); (е) графический лейкогранит, между лейстами полевого шпата развиваются гранофировые срастания щелочного полевого шпата и кварца, в промежутках между гранофировыми сростками развиваются поздние ксеноморфные массы кварца и биотита (обр. 22Лд-13); (ж) графический лейкогранит, жила, выполненная кварцем и КПШ, плавно переходящая в гранофировые сростки калиевого полевого шпата и кварца (обр. 22Лд-06); (з) зона контакта между графическим лейкогранитом и кварцевым феррогаббро. На контакте между феррогаббро, сложенным срастаниями плагиоклаза и пироксена, происходит нарастание КПШ на плагиоклаз и замещение зерен клинопироксена амфиболом, через гранофир проходит тонкая жила, заполненная кварцем и карбонатом, также в гранофире встречаются полости, заполненные карбонатом (обр. 22Лд-06).

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Микроструктуры выделений циркона (а–б, обр 22Лд-32а) и кварца (в–е, обр. 22Лд-25) в графических лейкогранитах. (а) и (б) – CL изображения, циркон люминесцирует в желтых тонах с темно-серыми прожилками, апатит зеленовато-желтый. (в), (г) и (е) – CL изображения, кварц люминесцирует в голубых тонах, более светлые области имеют более высокие концентрации Ti, в изолированных зернах хорошо выражена ростовая зональность с темными ядрами и светлыми периферийными зонами; щелочной полевой шпат светится в красных тонах. (в) – BSE изображение той же области, что и на (г) в CL лучах. В левом верхнем углу на (д) – светло-серое, на (е) – черное – выделения рутила в срастании с кварцем. Кружки и цифры рядом с ними – точки микрозондового анализа и их номера.

Скачать (664KB)
Метаданные
6. Рис. 5. (а) Диаграмма составов пироксенов из пород Валаамского силла в координатах Fe2Si2O6–Mg2Si2O6–CaFeSi2O6–CaMgSi2O6. Дополнительно представлены поля составов пироксенов из гранофиров массива Скаергаард (Holness et al., 2011), монцосиенитов массива Лофотен (Coint et al., 2020) и из экспериментальных базальтовых расплавов, кристаллизовавшихся при фугитивности кислорода, соответствующей QFM и +2ΔQFM (Zhang et al., 2023). (б) Диаграмма составов полевых шпатов из пород Валаамского силла в координатах An–Ab–Or. Дополнительно вынесены поля составов полевых шпатов из гранофиров массива Скеергаард (Holness et al., 2011) и монцосиенитов массива Лофотен (Coint et al., 2020).

Скачать (412KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Диаграммы Харкера для пород Валаамского силла в сравнении с опубликованными составами пород Валаамского силла (Свириденко, Светов 2008), пород Салминского массива (Sharkov, 2010), кислых пород Мазурского комплекса AMCG-типа с возрастом 1.49 млрд лет (Grabarchuk, 2023) и экспериментальных данных для кристаллизации базальтов провинции Эмейшянь (Zhang et al., 2023).

Скачать (541KB)
Метаданные
8. Рис. 7. (a) Диаграмма SiO2–(Na2O + K2O) для пород Валаамского силла и (б) тренд кристаллизации на диаграмме AFM пород Валаамского силла и Салминского массива. Для Валаамского силла также приведены данные из (Свириденко, Светов, 2008), для Салминского массива из (Sharkov, 2010; Ларин, 2011), для Мазурского комплекса из (Grabarchuk et al., 2023).

Скачать (292KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Характеристика графических лейкогранитов по: (a) содержанию SiO2 и (Na2O + K2O – CaO), границы между щелочными, щелочно-известковыми, известково-щелочными и известковыми гранитоидами по (Frost, Frost 2011); (б) содержанию глинозема А/NK (Al2O3/(Na2O + K2O)–A/CNK (Al2O3/(CaO + Na2O + K2O), в молях; (в) Fe индексу (FeO + 0.9Fe2O3)/(FeO + 0.9Fe2O3 + MgO) (Frost et al., 2001) в сравнении с кислыми породами Валаамского силла (Свириденко, Светов, 2008), Салминского массива (Sharkov, 2010) и массива Пиетково в Польше (Grabarchuk et al., 2023)

Скачать (240KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Породы Валаамского силла, нормированные на (а) хондрит CI (Sun, McDonough, 1989); основные и средние породы имеют схожие спектры распределения со слабой положительной аномалией Eu/Eu* = 1.1–1.2, в графических лейкогранитах наблюдается отрицательная аномалия Eu/Eu* = 0.15–0.49. Нормированные на (б) примитивную мантию по (Sun, McDonough, 1989). Во всех породах наблюдаются отрицательные аномалии Sr, Nb, Ta и Ti, в феррогаббро характерна положительная Р-аномалия; в графических лейкогранитах появляются положительные аномалии К, Zr и Hf.

Скачать (269KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Результаты моделирования эволюции расплавов Валаамского сила в Melts на диаграммах Харкера. Показаны модель 1 для сухого расплава (0.2 мас. % Н2О) в восстановительных условиях (ΔQFM-1) и модель 2 для расплава с большим содержанием воды (1.2 мас. % Н2О) в более окислительных условиях (QFM). Звездочки – составы расплавов Валаамского силла. Также показаны составы высоко-Ti и низко-Ti базальтов провинции Эмейшянь как пример типичных континентальных толеитов и эволюция расплавов толеитовых базальтов в экспериментах (Zhang et al., 2023) и (Botcharnikov et al., 2008) для водосодержащих (–h) и сухих (–d) условий.

Скачать (635KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Диаграмма εNd–возраст (млн лет) для пород Приладожья. Для пород Валаамского силла использованы наши данные и данные из (Ramo 1991), для пород Салминского массива – из (Ларин, 2011). Фиолетовая область показывает эволюционный тренд для палеопротерозойских пород Северо-Ладожской области (Konopelko et al., 2005), для архейских пород запада Карельского кратона – из (Ларионова и др., 2007).

Скачать (124KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Сравнение природных и модельных составов расплавов Валаамского силла с природными и экспериментальными составами, в которых наблюдалась несмесимость между Si- и Fe-обогащенными расплавами. (а) модели 1 и 2 эволюции расплавов силла Валаам, рассчитанные в Melts, и линии экспериментальных составов высоко-Ti – зеленый пунктир и низко-Ti – красный пунктир толеитовых базальтов (Zhang et al., 2023); серая линия – модель Melts для высоко-Ti базальта из экспериментов (Zhang et al., 2023). Положение бимодали показано сплошной линией по (Zhang et al., 2023) и пунктирной линией – по (Charlier, Grove, 2012). NBO/T – доля немостиковых кислородов в расплаве. (б) – составы пород Валаамского силла (звездочки) и модели 1 и 2 эволюции расплавов Валаама, рассчитанные в Riolythe-Melts, составы Si- (голубое поле) и Fe- (коричневое поле) обогащенных расплавов, полученных в экспериментах (Lino et al., 2023), а также составы пород массива Лимейра, которые использовались как стартовые составы в этих экспериментах (серое поле) и аплиты в этом массиве (Lino et al., 2023); положение границы области несмесимости (голубая линия) показана для обогащенного щелочами толеитового базальта по (Lino et al., 2023).

Скачать (359KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Микроструктуры выделений Fe-Ti-оксидов в кварцевых монцонитах Валаамского силла: (а) – выделение Fe-Ti-оксидов, погруженное в гранофировый агрегат, выделение состоит в центре из тонких прорастаний ильменита и щелочного полевого шпата, содержит включения апатита, ильменит частично замещается титанитом, краевая часть выделения сложена магнетитом; (б) – деталь на рис. (а), выделенная красным прямоугольником, BSE; (в) – ильменит-силикатный сросток в центральной части выделения и с периферической частью из ильменита с округлыми сульфидными включениями, еще одно округлое выделение сульфидов рядом, в верхней правой части снимка, отраженный свет; (г) – выделение Fe-Ti-оксидов в виде тонких срастаний ильменита со щелочным полевым шпатом, окруженных магнетитом с идиоморфными контурами, BSE; (д) – грубые червеобразные срастания ильменита с амфиболом, с каймой магнетита, BSE; (е) – ильменит-силикатные срастания (отмечены красной стрелкой) в гранофировом агрегате, BSE; (ж) – ильменит-титанит-апатитовое срастание в гранофировом агрегате, BSE.

Скачать (973KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Диаграммы Zr/Hf–Nb/Ta (а) и Ba–Rb/Sr (б) для пород Валаамского силла и Салминского плутона. Кислые породы Валаамского силла попадают в область слабо фракционированных пород, для сравнения нанесены данные сильно фракционированных гранитов из (Wu et al., 2017) и данные для Салминского плутона из (Ларин, 2011).

Скачать (266KB)
Метаданные
16. Рис. 15. Схематические изображения порядка кристаллизации исходного расплава пород Валаамского силла: (а) магматический этап, ранняя кристаллизация кристаллов клинопироксена и плагиоклаза, эволюция основного расплава в монцонитовый; (б) магматический этап, продолжение фракционной кристаллизации; разделение на высоко-Fe расплав в виде капель в матрице высоко-Si расплава; (в) магматический этап, продолжение фракционной кристаллизации, образование кластеров высоко-Fe расплава в виде ильменитовых срастаний, кристаллизация из кислого расплава кайм амфибола на клинопироксене и кайм калиевого полевого шпата на плагиоклазе; (г) позднемагматический этап, образование гранофировой структуры, образование микромиарол, взаимодействие с вмещающими породами.

Скачать (660KB)
Метаданные
17. Supplementary 1, ESM_1 – Местоположение изученных образцов на островах Валаам, Лункулунсаари
Скачать (199KB)
Метаданные
18. Supplementary 2, ESM_2 – Методы
Скачать (325KB)
Метаданные
19. Supplementary 3, ESM_3 – Составы минералов
Скачать (93KB)
Метаданные
20. Supplementary 5, ESM_5 – Концентрация Ti в кварце и расчет температуры насыщения по Zr
Скачать (10KB)
Метаданные
21. Supplementary 6, ESM_6 – Модель 1 фракционной кристаллизации расплава феррогаббро, рассчитанная в программном пакете Melts
Скачать (22KB)
Метаданные
22. Supplementary 7, ESM_7 – Модель 2 фракционной кристаллизации расплава феррогаббро, рассчитанная в программном пакете Melts
Скачать (27KB)
Метаданные
23. Supplementary 8, ESM_8 – Масс-балансовый расчет фракционной кристаллизации расплава феррогаббро
Скачать (11KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024