Малозадойский перидотит-габброноритовый массив: моделирование условий кристаллизации и оценка индикаторных характеристик исходного расплава

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В результате модельных расчетов получены оценки составов расплавов в процессе фракционной кристаллизации, отвечающей формированию пород Малозадойского массива, расположенного в Иркутном блоке Шарыжалгайского выступа на юго-западе Сибирского кратона. Показано, что габбронориты массива комагматичны плагиоперидотитам и оливиновым габброноритам. Полученные оценки состава модельных расплавов использованы для реконструкции состава мантийного источника исходной магмы. На основании геохимических характеристик расплавов предполагается, что исходный расплав для Малозадойского массива образовался при плавлении обогащенного мантийного источника, что согласуется с изотопными данными, предполагающими снижение значения Sm/Nd в архейское время. Таким источником могла быть деплетированная литосферная мантия, метасоматизированная кислыми расплавами из пород субдуцирующей океанической плиты.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Лавренчук

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

Email: alavr@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Д. П. Гладкочуб

Институт земной коры СО РАН, Иркутск, Россия сИнститут геохимии СО РАН

Email: alavr@igm.nsc.ru
Россия, Иркутск

О. М. Туркина

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

Email: alavr@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск

А. С. Мехоношин

Институт геохимии СО РАН

Email: alavr@igm.nsc.ru
Россия, Иркутск

Я. Ю. Шелепов

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: alavr@igm.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Аникина Е.В., Малич К.Н., Белоусова Е.А. и др. U-Pb возраст и Hf-Nd-Sr изотопная систематика жильных пород Волковского массива (Средний Урал, Россия) // Геохимия. 2018. № 3. С. 209–221.
  2. https://doi.org/10.7868/S0016752518030019
  3. Арискин А.А., Бармина Г.С. Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм. М.: Наука, МАИК “Наука/Интерпериодика”, 2000. 363 с.
  4. Арискин А.А., Данюшевский Л.В., Конников Э.Г. и др. Довыренский интрузивный комплекс (Северное Прибайкалье, Россия): изотопно-геохимические маркеры контаминации исходных магм и экстремальной обогащенности источника // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 3. С. 528–556.
  5. Гонгальский Б.И., Суханов М.К., Гольцман Ю.В. Sm-Nd изотопная система Чинейского анортозит-габброноритового плутона (Восточное Забайкалье) // Проблемы геологии рудных месторождений, минералогии, петрологии и геохимии. М.: ИГЕМ РАН, 2008. С. 57–60.
  6. Коптев-Дворников Е.В., Ярошевский А.А., Френкель М.Я. Кристаллизационная дифференциация интрузивного магматического расплава: Оценка реальности седиментационной модели // Геохимия. 1979. № 4. С. 488–508.
  7. Лавренчук А.В., Скляров Е.В., Изох А.Э. и др. Бирхинская вулканоплутоническая ассоциация (Ольхонский район, Западное Прибайкалье) – петрологические критерии комагматичности // Петрология. 2019. Т. 27. № 3. С. 308–326.
  8. Мехоношин А.С., Эрнст Р.Э., Седерлунд У. и др. Связь платиноносных ультрамафит-мафитовых интрузивов с крупными изверженными провинциями (на примере Сибирского кратона) // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 5. С. 1043–1057.
  9. Николаева И.В., Палесский С.В., Козьменко О.А., Аношин Г.Н. Определение редкоземельных и высокозарядных элементов в стандартных геологических образцах методом масс-спектрометрии с индукционно-связанной плазмой // Геохимия. 2008. № 10. С. 1085–1091.
  10. Тейлор С.Р., Мак-Леннан С.М. Континентальная кора, ее состав и эволюция. М.: Мир, 1988. 384 с.
  11. Туркина О.М. Раннедокембрийская эволюция коры Иркутного блока Шарыжалгайского выступа (юго-запад Сибирского кратона): синтез U-Pb, Lu-Hf и Sm-Nd изотопных данных // Геология и геофизика. 2022. Т. 63. № 2. С. 163–182.
  12. Туркина О.М. Вариации редкоэлементного и изотопного состава неоархейских мафических гранулитов юго-запада Сибирского кратона: следствие различных мантийных источников или коровой контаминации // Петрология. 2023. Т. 31. № 2. С. 182–201.
  13. Туркина О.М., Изох А.Э. Гетерогенная субконтинентальная литосферная мантия под южным флангом Сибирского кратона: свидетельства по составу палеопротерозойских мафических ассоциаций // Геология и геофизика. 2023. Т. 64. № 10. С. 1369–1391.
  14. Туркина О.М., Урманцева Л.Н., Бережная Н.Г., Скублов С.Г. Формирование и мезоархейский метаморфизм гиперстеновых гнейсов в Иркутном гранулитогнейсовом блоке (Шарыжалгайский выступ Сибирского кратона) // Геология и геофизика. 2011. Т. 52. № 1. С. 122–137.
  15. Туркина О.М., Сергеев С.А., Сухоруков В.П., Родионов Н.В. U-Pb возраст циркона из парагнейсов в гранулитовом блоке Шарыжалгайского выступа (юго-запад Cибирского кратона): свидетельства архейского осадконакопления и формирования континентальной коры от эо- до мезоархея // Геология и геофизика. 2017. Т. 58. № 9. С. 1281–1297.
  16. Туркина О.М., Изох А.Э., Лавренчук А.В., Шелепов Я.Ю. Состав и изотопные параметры метабазальтов и габброидов Онотского гранит-зеленокаменного блока (юго-запад Сибирского кратона) как индикаторы эволюции литосферной мантии от архея к палеопротерозою // Петрология. 2022. Т. 30. № 5. С. 520–544.
  17. Туркина О.М., Сухоруков В.П., Родионов В.П. Палеопротерозойские шошонитовые мафические ассоциации Иркутного блока (Шарыжалгайский выступ, юго-запад Сибирского кратона): U-Pb возраст и условия образования циркона // Геология и геофизика. 2023. Т. 64. № 6. С. 808–822.
  18. Федотов Ж.А. Роль общей конвекции расплава в образовании скрытой расслоенности кратонных интрузивных комплексов // Петрология. 2011. Т. 19. № 2. С. 205–224.
  19. Френкель М.Я., Ярошевский А.А., Коптев-Дворников Е.В. и др. Кристаллизационный механизм формирования расслоенности пластовых интрузивов // Зап. ВМО. 1985. Ч. 114. Вып. 3. С. 257–274.
  20. Френкель М.Я., Арискин А.А., Бармина Г.С. и др. Геохимическая термометрия магматических пород – принципы метода и примеры применения // Геохимия. 1987. № 11. С. 1546–1562.
  21. Френкель М.Я., Ярошевский А.А., Арискин А.А. и др. Динамика внутрикамерной дифференциации базитовых магм. М.: Наука, 1988. 216 с.
  22. Antoshechkina P.M., Asimow P.D. АlphaMELTS3.0 and the MAGMA website: educational and research tools for studying the petrology and geochemistry of plate margins // Abstract ED41B-0644 presented at 2010 Fall Meeting, AGU, San Francisco, Calif., 2010. 13–17 Dec. https://www.researchgate.net/publication/252442540
  23. Asimow P.D., Ghiorso M.S. Algorithmic modifications extending MELTS to calculate subsolidus phase relations // Amer. Mineral. 1998. V. 83. P. 1127–1131.
  24. Boynton W.V. Cosmochemistry of the Rare Earth Elements. Meteorite studies // Rare Earth Element Geochemistry, Amsterdam. 1984. P. 63–114.
  25. Ciborowski T.J.R., Kerr A.C., McDonald I. et al. The geochemistry and petrogenesis of the Paleoproterozoic du Chef dyke swarm, Québec, Canada // Precambr. Res. 2014. V. 250. P. 151–166.
  26. Ciborowski T.J.R., Minifie M.J., Kerr A.C. et al. A mantle plume origin for the Palaeoproterozoic Circum-Superior Large Igneous Province // Precambr. Res. 2017. V. 294. P. 189–213.
  27. Danyushevsky L.V., Plechov P. Petrolog3: Integrated software for modeling crystallization processes // Geochem. Geophys. Geosyst. 2011. V. 12. Q07021, doi: 10.1029/2011GC003516.
  28. Doroshkevich A.G., Prokopyev I.R., Izokh A.E. et al. Isotopic and trace element geochemistry of the Seligdar magnesiocarbonatites (South Yakutia, Russia): insights regarding the mantle evolution beneath the Aldan-Stanovoy shield // J. Asian Earth Sci. 2018. V. 154. P. 354–368.
  29. Ghiorso M.S., Sack R.O. Chemical Mass Transfer in Magmatic Processes. IV. A revised and internally consistent thermodynamic model for the interpolation and extrapolation of liquid-solid equilibria in magmatic systems at elevated temperatures and pressures // Contrib. Mineral. Petrol. 1995. V. 119. P. 197–212.
  30. Herzberg C., Asimow P.D. PRIMELT3 MEGA.XLSM software for primary magma calculation: peridotite primary magma MgO contents from the liquidus to the solidus // Geochem. Geophys. Geosyst. 2015. V. 16. № 2. Р. 563–578.
  31. Hofmann A.W. Mantle geochemistry: the message from oceanic volcanism // Nature. 1997. V. 385. Р. 219–229.
  32. Hughes H.S.R., McDonald J., Goodenough K.M. et al. Enriched lithospheric mantle keel below the Scottish margin of the North Atlantic Craton: evidence from the Palaeoproterozoic Scourie Dyke Swarm and mantle xenoliths // Precambr. Res. 2014. V. 250. P. 97–126. doi: 10.1016/j.precamres.2014.05.026
  33. Jacobsen S.B., Wasserburg G.J. Sm-Nd evolution of chondrites and achondrites // Earth Planet. Sci. Lett. 1984. V. 67. P. 137–150.
  34. Jourdan F., Bertrand H., Scharer U. et al. Major and trace element and Sr, Nd, Hf, and Pb isotope compositions of the Karoo Large igneous Province, Botswana – Zimbabwe: lithosphere vs mantle plume contribution // J. Petrol. 2007. V. 46. P. 1043–1077. doi: 10.1093/petrology/egm010
  35. Mallik A., Dasgupta R. Reaction between MORB-eclogite derived melts and fertile peridotite and generation of ocean island basalts // Earth Planet. Sci. Lett. 2012. V. 329. doi: 10.1016/j.epsl.2012.02.007
  36. Martin H. Archean grey gneisses and the genesis of continental crust // Archean Crustal Evolution. Amsterdam: Elsevier, 1994. P. 205–259.
  37. Pearce J.A., Parkinson I.J. Trace element models for mantle melting: application to volcanic arc petrogenesis // Eds. H.M. Prichard, T. Alabaster, N.B.W. Harris, C.R. Neary. Magmatic Processes and Plate Tectonics: Geol. Soc. London, Spec. Publ. 1993. V. 76. P. 373–403.
  38. Poller U., Gladkochub D., Donskaya T. et al. Multistage magmatic and metamorphic evolution in the Southern Siberian craton: Archean and Paleoproterozoic zircon ages revealed by SHRIMP and TIMS // Precambr. Res. 2005. V. 136. P. 353–368.
  39. Rapp R.P., Norman M.D., Laporte D., Yaxley G.M. Continent Formation in the Archean and chemical evolution of the cratonic lithosphere: melt-rock reaction experiments at 3–4 GPa and petrogenesis of Archean Mg-diorites (sanukitoids) // J. Petrol. 2008. V. 51. № 6. P. 1237–1266.
  40. Saunders A.D., Norry M.J., Tarney J. Fluid influence on the trace element compositions of subduction zone magmas // Phil. Trans. Royal Soc. London. 1991. A 335. P. 377–392.
  41. Spandler C., Yaxley G., Green D.H., Scott D. Experimental phase and melting relations of metapelites in the upper mantle: implications for petrogenesis of intraplate magmas // Contrib. Mineral. Petrol. 2010. V. 160. P. 569–589.
  42. Straub S.M., Zellmer G.F. Volcanic arcs as archives of plate tectonic change // Gondwana Res. 2012. V. 21. P. 495–516.
  43. Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes // Eds. A.D. Saunders, M.J. Norry. Magmatism in Ocean Basins. Geol. Soc. Spec. Publ. 1989. V. 42. P. 313–346.
  44. Turkina O.M., Berezhnaya N.G., Lepekhina E.N., Kapitonov I.N. U-Pb (SHRIMP-II), Lu-Hf isotope and trace element geochemistry of zircons from high-grade metamorphic rocks of the Irkut terrane, Sharyzhalgay Uplift: implications for the Neoarchaean evolution of the Siberian Craton // Gondwana Res. 2012. V. 21. P. 801–817.
  45. Yaxley G.M. Experimental study of the phase and melting relations of homogeneous basalt + peridotite mixtures and implications for the petrogenesis of flood basalts // Contrib. Mineral. Petrol. 2000. V. 139. P. 326–338.
  46. Yaxley G.M., Green D.H. Reactions between eclogite and peridotite: Mantle refertilisation by subduction of oceanic crust // Schweiz Mineral. Petrograph. Mitt. 1998. V. 78. P. 243–255.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Геологическая схема восточной части Шарыжалгайского выступа. 1 – палеопротерозойские отложения; 2 – мезоархейские метаосадочно-вулканогенные отложения Онотского ЗКП; 3 – архейские гранулитогнейсовые комплексы Китойского (а) и Иркутного (б) блоков; 4 – палеопротерозойские гранитоиды; 5 – архей-палеопротерозойские гранитоиды нерасчлененные; 6 – архейские гранитоиды; 7 – тектонические границы: (а) – разломы, (б) – надвиги; 8 – геологические границы (а), границы несогласного залегания (б), 9 – проявления палеопротерозойского мафического магматизма: 1 – Полуденный массив, 2 – мафические включения и дайка в приконтактовой зоне Тойсукского массива, 3 – Китойский дайковый рой, 4 – Малозадойский массив. На врезке (а). Главные тектонические элементы Сибирского кратона. 1 – супертерейны, 2 – палеопротерозойские орогенные пояса, 3 – выступы фундамента: Ал – Алданский, Ст – Становой, О – Оленекский, Ан – Анабарский, К – Канский, С – Cаянский, Ш – Шарыжалгайский, Б – Байкальский, Т – Тонодский, по (Donskaya, 2020) с изменениями. На врезке (б). Геологическая схема Малозадойского массива. 1 – двупироксеновые сланцы, 2 – гнейсы, 3 – плагиоперидотиты и габброиды Малозадойского массива.

Скачать (789KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Вариационные диаграммы петрогенных элементов для пород Малозадойского массива. 1 – плагиоперидотиты, 2 – оливиновые габбронориты, 3 – габбронориты.

Скачать (244KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение редких элементов в породах Малозадойского массива. Условные обозначение см. рис. 2.

Скачать (252KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Редкоземельные (нормировано по (Boynton, 1984)) и мультиэлементные (нормировано по (Sun, McDonough, 1989)) спектры пород Малозадойского массива.

Скачать (325KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Геохимическая термометрия пород Малозадойского массива. Линиями показаны траектории равновесной кристаллизации расплавов, отвечающих составу проанализированных проб: 1 – плагиоперидотитов и оливиновых габброноритов; 2 – габброноритов; 3 – тренд фракционной кристаллизации расплава F1 в камере; горизонтальными пунктирными линиями соединены точки максимального сближения траекторий эволюции расплавов плагиоперидотитов и оливиновых габброноритов (Т = 1177°C) и габброноритов (Т = 1022°C). Буквами А–D обозначены модельные позиции, соответствующие таковым в табл. 3 и 4, пояснения см. в тексте.

Скачать (511KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Содержания редких элементов в монцогабброноритах Малозадойского массива и их модельных расплавах. 1 – валовый состав монцогабброноритов; 2 – равновесные расплавы кумулатов монцогабброноритов при Т = 1022°C; 3 – расплав камеры при Т = 1022°C.

Скачать (135KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Соотношение Mg# и индикаторных отношений в породах (кумулатах) Малозадойского массива и сосуществующих расплавах. 1 и 2 – плагиоперидотиты и оливиновые габбронориты (1) и равновесные с ними расплавы (2), 3 – средний состав равновесного расплава при температуре Т = 1177°C; 4 и 5 – габбронориты (4) и равновесные с ними расплавы (5), 6 – состав расплава в камере при температуре Т = 1022°C. Линиями соединены составы пород и равновесных с ними модельных расплавов.

Скачать (119KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Мультиэлементные спектры деплетированного мантийного источника (DM) и продуцированных из него расплавов (DMCl0.1 и DMCl0.2 при степени плавления 10 и 20%) в сравнении с оливиновыми габ- броноритами Малозадойского массива.

Скачать (105KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Мультиэлементные спектры модельных расплавов из обогащенных мантийных перидотитов, образованных при взаимодействии с кислым расплавом из базальтов (а) и терригенных осадков (б) в сравнении с предполагаемыми исходными расплавами для оливиновых габброноритов (образцы 89-385*, 89-386*, 89-387*) и модельным расплавом, равновесным с перидотитами/оливиновыми габброноритами (ML).

Скачать (224KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Диаграмма εNd–возраст для раннедокембрийских мафических ассоциаций южного фланга Сибирского кратона. Иркутный блок Шарыжалгайского выступа: 1 – Малозадойский массив, 2 – габбро-долериты дайковых тел (Туркина, Изох, 2023), 3 – неоархейские мафические гранулиты (Туркина, 2023); Алданский щит: 4 – Чинейский массив (Гонгальский и др., 2008), 5 – магнезиальные карбонатиты Селигдарского массива (Doroshkevich et al., 2018). Штриховыми линиями оконтурена область эволюции изотопного состава Nd обогащенного мантийного источника (пояснения см. в тексте). Для сравнения показаны неопротерозойские ультрабазит-базиты Довыренского массива (синий прямоугольник) (Арискин и др., 2015).

Скачать (93KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024