Александров И.А. Метаморфические породы амфиболитовой фации Джугджуро-Становой складчатой области (условия образования и состав протолитов)

Подождите немного. Документ загружается.

78 Особенности минералогии

Рис. 3.6. Фотографии зерна граната образца Н-9-2 (Западный домен). В отраженных

электронах.

А – в мелком масштабе. Б – увеличение части короны с осколком каймы граната (цифры

на фотографии – содержание спессартина).

демонстрирующие в своем настоящем виде прогрессивную зональность (или

не имеющие таковой) до частичной резорбции вероятно также имели обога-

щенную марганцем кайму, отражающую условия регрессивной фазы мета-

морфизма.

Гранаты из двух образцов гранулитов Западного домена резко отличаются

по тренду зональности от гранатов из пород амфиболитовой фации и между

собой (рис. 3.3). Гранат из метапелита Н-20-1 имеет существенно пироповую

центральную часть (~ 41 %) и гораздо более железистую тонкую кайму

(~ 17 % пиропа), свидетельствующую, что порода испытала два этапа мета-

морфизма, причем второй этап отличался более низкотемпературными усло-

виями. В гранат-пироксеновом гнейсе (обр. Н-22-1) небольшие зерна граната

и периферия крупных зерен имеют содержание гроссуляра около 10 % (При-

ложение 4А). Однако ядра крупных гранатов содержат вдвое больше гроссу-

ляра (~ 21 %). При этом железистость (X

) от центра к краю возрастает не

так значительно – от 79 до 83 %. Такой тип зональности может свидетель-

ствовать о сильном снижении давления метаморфизма при умеренном паде-

нии температуры. В гранатах амфиболитовой фации ДССО не встречается

таких значительных колебаний по содержанию Mg/Fe и Ca, как в образцах

гранулитов Н-20-1 и Н-22-1 соответственно, что, вероятно, связано с плавным

изменением условий метаморфизма амфиболитовой фации в отличие от диа-

фторированных гранулитов, испытавших два этапа метаморфизма, карди-

нально различающихся по своим условиям.

Как видно из рисунка 3.3, изученные гранаты Центрального домена де-

монстрируют главным образом регрессивную зональность. От центра к краю

в них возрастает содержание альмандинового и/или спессартинового компо-

нентов. Исключение составляет обр. ОГ-6-6, характеризующийся очень сла-

бой прогрессивной зональностью (хотя X

к краю слабо возрастает). Следует

отметить, что изученное зональное зерно значительно разрушено по перифе-

рии, где могла находиться регрессивная кайма. В целом в изученных породах

домена структуры типа корона распространены мало. На рисунке 3.7 пред-

ставлены две фотографии образца ОГ-15: на верхней – крупное зерно окру-

женное амфибол-плагиоклазовой короной с ильменитом; а на нижней –

практически полностью разрушенное зерно, замещенное плагиоклазом, ро-

говой обманкой и ильменитом. В других образцах либо наличествуют изо-

метричные зерна хорошей сохранности (рис. 3.8а), либо зерна продолговатой

или другой нетипичной для граната формы, для которых не всегда можно од-

нозначно определить, являются ли они осколками некогда крупного зерна гра-

ната или не подвергшимися разрушению сростками из нескольких мелких

зерен граната (рис. 3.8б). Включения в гранатах Центрального домена рас-

пространены менее, чем Западного, и представлены в основном кварцем, иль-

менитом, апатитом и сфеном.

Гранаты Восточного домена показывают наибольшее разнообразие типов

зональности (рис. 3.3). В породах присутствуют гранаты как с ростовой, так

79Гранаты

80 Особенности минералогии

Рис. 3.7. Фотографии резорбированных зерен граната образца ОГ-15 (Центральный

домен). В отраженных электронах.

81Гранаты

Рис. 3.8. Фотографии гранатов из пород Центрального домена в отраженных

электронах.

А – образец ОГ-6; Б – Образец ОГ-6-5-1.

Особенности минералогии82

и с диффузионной зональностью, так и химически гомогенные кристаллы.

Интересным фактом является широкая распространенность зерен, заметно

неоднородных по содержанию кальция. Наиболее ярким примером является

крупный порфиробласт граната в образце 91в. Содержание гроссуляра в нем

увеличивается от 27 % в ядре до 36.7 % в кайме за счет снижения количества

спессартина (от 7.8 до 4.2 %), пиропа и альмандина (Приложение 4А). Соот-

ношение Fe/Mg при этом остается примерно постоянным. Подобная модель

изменения содержаний компонентов в гранате не отвечает типичной ростовой

зональности, т.к. последняя чаще включает уменьшение количества гроссу-

ляра от центра к краю совместно со спессартином и возрастание альмандина

и пиропа. В случае же с обр. 91в мы, напротив, наблюдаем значительное воз-

растание содержания кальция как основную характеристику зональности. По-

добная закономерность может являться следствием своеобразного валового

состава породы (Приложение 2) – низкое содержание FeO

общ

и MgO (6.06 и

2.7 вес. %) при высоком Al

и Na

O (20.14 и 5.22 вес. %). Таким образом,

растущее зерно граната могло постепенно обеднять окружающий матрикс

железом и магнием (и Mn) так, что наиболее доступным материалом для даль-

нейшего роста кристалла оставался лишь кальций. Наиболее распространен-

ный минерал матрикса в результате – кислый плагиоклаз (An

). Однако, не

исключая влияния валового состава породы, мы считаем повышение давления

если не единственным, то, как минимум, не менее значимым фактором воз-

растания содержания гроссуляра в гранате. Также можно сказать, что высокое

давление, подтвержденное данными барометрии (глава IV), вероятно, было

собственно фактором роста граната в условиях дефицита Fe и Mg.

Коронитовые структуры вокруг гранатов Восточного домена обнаружены

не были. Крупные порфиробласты часто несут следы разрушения, но встре-

чаются и хорошо сохранившиеся изометричные зерна.

Присутствие в породах станового комплекса, распространенных в преде-

лах Западного домена, гранатов со сложной зональностью И.В. Панченко

(1985) объяснял двумя этапами метаморфизма. Однако, по нашему мнению,

для такого утверждения нет достаточных оснований, а сложная зональность

гранатов и гранаты с разными типами зональности могли образоваться в рам-

ках единого тектоно-метаморфического события при прохождении породами

пути, начиная от погружения–нагревания пород до их эксгумации–остывания

с образованием зерен гранатов на разных этапах этого пути. Широкое рас-

пространенние структур типа корона (келифитов) вокруг гранатов в породах

бассейна р. Нюкжа или других частей ДССО предшественниками (Панченко,

1985) не отмечалось. Тем не менее, такие структуры являются важным гене-

тическим признаком. Известны две причины возникновения преимуще-

ственно-плагиоклазовых корон вокруг железомагнезиальных порфиробластов

(Sowell & Stein, 2005; и др.): 1) Ореолы обеднения, когда растущее зерно гра-

ната поглощает из ближайшего окружения все Fe и Mg, в результате чего об-

Амфиболы 83

разуется кайма плагиоклаза. 2) Субизотермическая декомпрессия в условиях

высоких температур, когда при понижении давления количество граната

уменьшается с увеличением содержания плагиоклаза. Особенности келифи-

товых структур в породах ДССО (наличие большого количества железо-маг-

незиальных минералов непосредственно вокруг короны, т.е. явное отсутствие

дефицита Fe и Mg; наличие гранатовых «апофизов», выдающихся в корону,

и остатков разрушенной каймы граната в ней) говорят в пользу декомпрес-

сионного генезиса. Амфибол-плагиоклазовые короны вокруг гранатов яв-

ляются частым свидетельством декомпрессии в эксгумированных эклогитах

(Stipska & Powell, 2005; Yang, 2004).

3.2 Амфиболы

Амфиболы являются одними из наиболее распространенных минералов

изученных пород ДССО. Здесь они представлены исключительно группой

кальциевых амфиболов (рис. 3.9), представительные химические анализы ко-

торых приведены в Приложение 4Б. Как видно из диаграммы (рис. 3.9), среди

амфиболов ДССО в целом наиболее распространен ферропаргасит, тогда как

в породах Центрального домена преобладает чермакит. Редко в породах встре-

чается актинолит, который не входит в основной парагенезис, а присутствует

всегда помимо более глиноземистого «пикового» амфибола и является резуль-

татом поздних низкотемпературных изменений.

Некоторые амфиболы зональны, причем особенно часто и значительно в

породах Западного домена. Для таких образцов приведены пары анализов

(Приложение 4Б). Амфиболы отличаются разными типами зональности, от-

ражающими как прогрессивные, так и регрессивные условия метаморфизма.

В таблице 3.2 приведены описательные статистики некоторых параметров

состава амфиболов ДССО. Сразу обращает на себя внимание значительно

более высокая магнезиальность (Mg#) амфиболов Центрального домена.

Более высокая магнезиальность сосуществующих амфиболов и гранатов сви-

детельствует в пользу контроля валового состава пород над этим параметром.

Амфиболы Восточного домена отличаются повышенным содержанием калия,

тогда как наименее калиевыми являются амфиболы Центрального домена.

Считается, что в породах низких ступеней метаморфизма валовый состав

пород имеет определяющее влияние на состав амфибола, а с ростом степени

метаморфизма на состав амфибола все более влияют температура и давление

(Zenk & Schulz, 2004). Для изучения возможных зависимостей была по-

строена матрица корреляции состава амфибола и валового состава породы

для отдельных доменов и всей ДССО в целом (таблица 3.3). Как видно из таб-

лицы, достаточно четкие положительные корреляции прослеживаются для

магнезиальности и содержания калия. Менее значимая положительная зави-

симость наблюдается между магнезиальностью амфибола и содержанием

CaO в породе при том, что коэффициент корреляции между CaO породы и Ca

Mg/(Mg+Fe )

Si, ф.е.

эденит

ферро-эденит

тремолит

актинолит

ферро-

актинолит

магнезиальная

роговаяобманка

железистая

роговаяобманка

чермакит

феррочермакит

саданагит

магнезио-

саданагит

Mg/(Mg+Fe )

VI 3+

Al/( Al+Fe )

паргасит ( )

VI 3+

Al Fe≥

магнезиогастингсит

( )

Al<Fe

ферропаргасит

( )

≥Al Fe

гастингсит

( )

Al<Fe

паргасит

магнезио

гастингсит

ферропаргасит

гастингсит

( )Na+K 0.5

≥

( )Na+K <0.5

Si, ф.е.

84 Особенности минералогии

Рис. 3.9. Амфиболы ДССО на классификационной диаграмме (Leake et al., 1997).

Расшифровку символов см. на рис. 3.1.

амфибола не достигает и 0.1. Валовое содержание CaO в целом контролирует

наличие в породе амфибола, который присутствует во всех изученных образ-

цах с более 5.7 вес. % CaO, а в породах с <3.65 вес. % – отсутствует.

Сложная кристаллическая структура амфибола и широкий набор возмож-

ных ионных замещений сильно затрудняют исследование зависимости хими-

ческого состава амфибола от PT–условий его образования. Особенно это

актуально при существовании амфибола в парагенезисе одновременно с не-

сколькими минералами, с которыми возможны обменные реакции (гранат,

85Амфиболы

средн. σ Min 25 % квартиль медиана 75 % квартиль

Max

Западный домен (n = 86)

Mg# 45.56 8.17 22.10 41.31 47.47 51.17 59.78

100Al/(Si+Al) 26.07 3.34 12.89 24.02 25.99 28.59 34.87

100Na/(Ca+Na) 20.55 3.40 8.36 18.76 20.91 22.69 26.64

+Fe

+Ti

1.06 0.22 0.52 0.90 1.03 1.21 1.49

Ti 0.08 0.04 0.00 0.05 0.07 0.11 0.21

1.63 0.23 0.75 1.48 1.63 1.79 2.19

0.62 0.14 0.32 0.52 0.60 0.70 0.92

Si 6.37 0.23 5.81 6.21 6.37 6.52 7.25

(Na+K)

0.57 0.11 0.22 0.51 0.59 0.64 0.84

K 0.17 0.10 0.05 0.10 0.12 0.23 0.40

0.08 0.04 0.02 0.05 0.07 0.11 0.19

Центральный домен (n = 110)

Mg# 56.80 11.10 18.37 51.45 59.93 65.01 70.38

100Al/(Si+Al) 26.34 2.88 19.20 24.08 26.42 28.74 34.09

100Na/(Ca+Na) 19.62 2.82 12.47 17.16 19.84 21.88 25.04

+Fe

+Ti

1.17 0.25 0.64 0.99 1.09 1.43 1.64

Ti 0.09 0.03 0.02 0.08 0.09 0.11 0.18

1.58 0.14 1.08 1.50 1.61 1.68 1.95

0.72 0.20 0.27 0.56 0.72 0.86 1.18

Si 6.42 0.14 6.05 6.32 6.39 6.50 6.92

(Na+K)

0.44 0.12 0.20 0.34 0.46 0.53 0.77

K 0.13 0.07 0.03 0.07 0.08 0.19 0.30

0.12 0.06 0.03 0.08 0.10 0.17 0.25

Восточный домен (n = 19)

Mg# 41.96 9.69 25.48 38.86 40.45 44.53 59.81

100Al/(Si+Al) 28.83 2.51 23.02 28.07 28.77 29.87 34.38

100Na/(Ca+Na) 24.21 6.06 10.29 20.95 25.34 28.56 33.11

+Fe

+Ti

1.06 0.13 0.93 0.97 1.03 1.11 1.44

Ti 0.12 0.04 0.05 0.10 0.12 0.15 0.19

1.83 0.18 1.46 1.71 1.84 1.97 2.12

0.67 0.17 0.35 0.55 0.67 0.81 0.96

Si 6.17 0.18 5.88 6.03 6.16 6.29 6.54

(Na+K)

0.79 0.16 0.43 0.70 0.80 0.93 1.01

K 0.34 0.09 0.21 0.26 0.39 0.42 0.46

0.14 0.07 0.04 0.08 0.12 0.16 0.28

Таблица 3.2. Описательная статистика некоторых параметров состава амфиболов ДССО.

Примечание: n – количество анализов; средн. – арифметическое среднее; σ – стандарт-

ное отклонение. Mg#= Mg / (Mg + Fe

)

биотит, эпидот, пироксен, полевые шпаты и т.д.). Из многочисленных работ

по данной теме могут быть обобщены следующие зависимости состава ам-

фибола от условий кристаллизации (Zenk & Schulz, 2004): уменьшение коли-

чества Si и увеличение Ti, Al

, Na

(и K) с повышением температуры; и

увеличение Na

и Al

с повышением давления. Как видно из таблицы 3.2,

хотя больших различий по данным параметрам не наблюдается, тем не менее

по температурным индикаторам наиболее выделяется Восточный домен, ко-

торый имеет наименьшие значения Si и наибольшие (Na+K)

, Al

и Ti, что

является показателем наивысших температур. С индикаторами давления си-

туация менее ясная – количество Al

в среднем немного выше в амфиболах

Центрального домена, а по Na

выделяется Западный домен, имеющий наи-

меньшие его содержания (табл. 3.2). Сходными параметрами пользовались

Дж. Лэйерд и А. Олби (Laird & Albee, 1981), которые построили ряд диаграмм

Амфибол

Домен

Mg# Si Ti Al Ca Na K

Порода

Mg#

0.724 0.538 -0.054 -0.368 -0.217 0.019 -0.318

ДССО*

0.863 0.700 0.071 -0.898 -0.056 0.602 -0.373

Западный

0.443 0.385 -0.384 -0.314 -0.066 0.303 0.128

Центральный

0.898 0.181 0.021 0.086 -0.240 0.043 0.078

Восточный

SiO

-0.303 -0.225 0.092 0.123 -0.095 -0.073 0.315

ДССО

-0.684 -0.297 -0.485 0.167 0.045

-0.935 0.563

Западный

-0.514 0.019 0.389 -0.159 0.121 0.175 0.050

Центральный

0.060 -0.070 0.058 0.013 -0.290 -0.357 -0.207

Восточный

TiO

-0.239 -0.335 0.049 0.216 0.250 0.282 0.039

ДССО

0.700 -0.100 0.693 -0.009 0.048 0.853 -0.016

Западный

-0.093 -0.573 0.217 0.118 0.054 0.431 -0.017

Центральный

-0.624 -0.269 -0.562 0.397 0.378 -0.047 -0.372

Восточный

0.107 0.023 0.542 -0.236 -0.171 0.414 0.359

ДССО

0.529 0.151 0.209 -0.483 -0.315 0.188 0.237

Западный

-0.502 -0.125 0.636 -0.238 0.246 0.698 -0.017

Центральный

0.313 0.263 0.668 -0.486 -0.172 0.349 0.589

Восточный

CaO

0.523 0.471 -0.187 -0.158 -0.034 -0.036 -0.646

ДССО

0.687 0.544 0.320 -0.370 -0.072

0.895 -0.772

Западный

0.532 0.189 -0.338 0.139 -0.095 -0.104 -0.122

Центральный

0.589 -0.136 -0.628 0.656 0.031 0.204 -0.347

Восточный

-0.116 -0.182 0.336 -0.210 -0.024 0.443 0.573

ДССО

0.283 0.239 -0.154 -0.543 -0.304 -0.194 0.232

Западный

-0.242 0.251 0.062 -0.689 0.513 0.214 0.348

Центральный

0.183 -0.099 0.683 -0.276 -0.453 0.575

0.806

Восточный

-0.441 -0.310 0.338 -0.234 0.305 0.234

0.719

ДССО

-0.118 -0.481 0.115 0.093 0.052 -0.371

0.846

Западный

-0.431 0.032 0.199

-0.754 0.725 0.101 0.799

Центральный

-0.518 0.175 0.455 -0.627 0.275 0.185 0.489

Восточный

Таблица 3.3. Матрица корреляции состава амфибола (ф.е.) и валового состава (вес. %)

пород ДССО.

* Корреляция составов минералов и пород со всего ДССО.

Особенности минералогии86

Амфиболы 87

с полями составов амфиболов из различных зон метаморфической серии типа

Барроу для метабазитов штата Вермонт, США. На рисунке 3.10 на некоторые

из этих диаграмм нанесены точки составов амфиболов ДССО. По диаграм-

мам (рис. 3.10) видно, во-первых, отсутствие четкого разграничения амфи-

болов различных доменов. Во-вторых, точки составов амфиболов ДССО

часто выходят за границы очерченных полей, тяготея при этом к низко- и

среднебарическим зонам. Следует отметить, что прочие минералогические

признаки и термобарометрические расчеты свидетельствуют в пользу высо-

Al +Fe +Ti

VI 3+

высокое P

среднее P

низкое P

Grt изограда

St изограда

Sill

0.5 1.0 1.5 2.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

Na +K

среднее P

высокое P

низкое P

Sill

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

100Na

Ca+Na

100Al

Si+Al

высокое P

низкое P

St изограда

Grt изограда

Sill

0 5 10 15 20 25 30 35

Al +Fe +Ti

VI 3+

высокое P

среднее P

низкое P

Grt изограда

St изограда

олигоклазовая

изограда

Sill

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

БИОТИТОВАЯ

ЗОНА

ГРАНАТОВАЯ

ЗОНА

СТАВРОЛИТ-

КИАНИТОВАЯЗОНА

Рис. 3.10. Амфиболы ДССО на диа-

граммах для амфиболов из метаба-

зитов (Laird and Albee, 1981).

Расшифровку символов см. на рис. 3.1.