Том 27, № 5 (2019)

Приведены результаты экспериментального исследования кристаллизации высокомагнезиального андезита влк. Шивелуч на УВГД при 300 МПа и 940–980°С. Использовались методики ожелезнения платиновых ампул и быстрой закалки, а в ряде экспериментов – колебания температуры. Степень окисления железа в расплаве измерялась до и после эксперимента методом мессбауэровской спектроскопии. Размеры экспериментальных кристаллов амфибола (до 200 мкм) близки таковым природных вкрапленников амфибола в породах влк. Шивелуч. Полученные данные показали, что при малых изменениях параметров (P, T, fO₂) и состава расплава содержание алюминия в октаэдрической позиции (Al⁶) в амфиболе существенно варьирует и что для оценки максимального значения нужна достаточно большая выборка анализов. Предложено модифицировать стандартный метод кристаллохимического пересчета 13eCNK, необходимый для определения содержания Al⁶ и значения Fe³⁺/Fe²⁺, с учетом содержания титана и возможности перехода части магния в позицию В в высокомагнезиальных амфиболах. Эта поправка ведет к снижению расчетного значения Fe³⁺/Fe²⁺ и росту Al⁶. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что температура ликвидусной кристаллизации амфибола снижается примерно с 990 до 960°С при уменьшении летучести кислорода от NNO = 1.5 до NNO = 0.4. В связи с этим смена амфиболсодержащих парагенезисов на безводные в магмах влк. Шивелуч может быть связана с вариациями летучести кислорода, а не воды. Применение геобарометра к амфиболам влк. Шивелуч (для экструзий Красная и Каран) показало самую высокую оценку давления, более 1 ГПа, которая отвечает Р-Т условиям плавления гранатовых амфиболитов в низах коры.

Приводятся результаты аналоговых экспериментов на установке цилиндр–поршень при температуре 750–900°С и давлении 2.9 ГПа, моделирующих метасоматическое преобразование фертильной мантии под действием флюидов и расплавов, выделившихся из субдукционного осадка. В качестве исходных веществ использовалась синтетическая смесь, близкая по составу к модельному субдукционному осадку (GLOSS; Plank, Langmuir, 1998), и минеральные фракции природного лерцолита (аналог мантийного клина). Эксперименты демонстрируют, что минералообразование в ампулах контролируется восходящими потоками флюида, а начиная с 850°С – кремнекислого расплава. Миграция флюидов и вещества создает в осадочном слое три горизонтальные зоны с разными парагенезисами, которые могут меняться от опыта к опыту. В общем случае к верхней границе слоя наблюдается увеличение содержаний омфацита и граната. В центральной зоне осадочного слоя широко развиты магнезит и омфацит (± гранат ± кианит ± фенгит ± расплав), а в нижней – полиморф SiO₂ (± кианит ± фенгит ± биотит ± омфацит ± расплав). В основании лерцолитового слоя во всех опытах исчезает клинопироксен, исходный оливин частично замещается ортопироксеном (± магнезит), при 750°С растет количество талька, начиная с 850°С появляется расплав. В остальном объеме лерцолитового слоя метасоматические преобразования затрагивают лишь границы зерен, по которым развивается ортопироксен (± расплав ± карбонат). Описанные метасоматические преобразования связаны преимущественно с пропитывающим потоком жидкостей. Минералообразование в узких пристеночных зонах ампул, вероятно, связано с фокусированным потоком: в осадочном слое растет омфацит, а в лерцолитовом слое – тальк или омфацит с расплавом. Результаты экспериментов показывают, что метасоматоз перидотита, связанный с субдукционным осадком, в отличие от метасоматоза, связанного с метабазитами, не приводит к образованию гранатсодержащих парагенезисов. Кроме того, потоки восходящих жидкостей (флюида, расплава) не выносят значимых количеств углерода из метаосадочного слоя в перидотитовый. Предполагается, что в зонах субдукции для более эффективного переноса углерода из метаоcадков в мантию необходимы либо более мощные потоки водного флюида, либо перемещение карбонатсодержащих пород в субдукционных меланжах.

Представлены новые данные, дополняющие результаты экспериментального изучения процессов гранитизации, полученные ранее. Проведено экспериментальное моделирование высокотемпературного метасоматоза в породах основного состава, заключающееся в транспорте петрогенных компонентов при 750°С, 500 МПа в условиях градиента давления. Источником переносимых Si, Ca, Mg в опытах служил гранат. Состав раствора был представлен H₂O и 25 мас.% NaCl. В экспериментах происходило разложение граната с образованием пироксенов, амфиболов, плагиоклаза, небольшого количества расплава, ильменита и оксидов железа. Сопутствующее частичное растворение приводило к переносу и переотложению растворенных компонентов на подложке, представленной габбро-анортозитом, и формированию каймы минералов, аналогичных образовавшимся при разложении граната. Составы новообразованных минералов в кайме идентичны таковым, образующимся при метаморфизме габбро-анортозитов при Т≥ 750°C, P > 700 МПа. При формировании минеральной каймы происходит вынос элементов, зависящий от состава флюидной фазы. Водный флюид выносит Fe, Ca, Mg. При добавлении NaCl (X_NaCl ≈ 0.1) в состав флюида Ca из минералов не выносится. Это свидетельствует о том, что высокое содержание NaCl во флюиде не характерно для процессов формирования базификатов при гранитизации. Эксперименты показали, что вынос Fe флюидами H₂O и H₂O-NaCl происходит в большей степени, чем вынос других элементов. В природных ассоциациях преимущественный вынос Fe подтверждается высокой железистостью меланократовых минералов и спецификой базификатов на проявления магнетита и гематита.