Скляров Е.В. (ред.) Интерпретация геохимических данных

Подождите немного. Документ загружается.

Интерпретация

геохимических данных

Эб

Использование

геохимических

данных

при

изучении

магматических

пород

Zr/Y

10,80

5,20

4,00

3,40

1,90

1,46

1,00

Zr/Y

6,70

3,00

,46

10 16 36 60

П2

226

!37

268

Zr,

ppm

596

Oceanic arc

1,00

16 6080 303

Zr, ppm

Рис. 2.15. Дискриминационные диаграммы

Zr/Y

- Zr для базальтов

[211]:

а — поля на диаграмме: А

•—

островодужные

базальты; В — базальты срединно-

океанических хребтов (MORB); С — внутриплитные базальты; D — островодуж-

ные базальты и MORB;

E—

внутриплитные базальты и MORB;

б — линия на диаграмме отделяет поля островодужных базальтов

внутриокеани-

ческих дуг (oceanic arc) и островодужных базальтов дуг, развитых вблизи конти-

нентальных окраин (continental arc)

активных континентальных окраин

1206].

Базальты дуг, развитых

вблизи континентальных окраин, характеризуются более высоки-

ми значениями отношения Zr/Y и повышенными

концентрация-

ми циркония (рис. 2.15, б).

Дж. Пирс и Г. Гэйл [209] использовали подобную диаграмму

в координатах Zr/Y и

Ti/Y,

чтобы отделить внутриплитные ба-

зальты от других типов базальтов, объединенных термином «ба-

зальты окраин плит» (рис. 2.16). Эта диаграмма основана на обога-

щенное™ внутриплитных базальтов титаном и цирконием и не-

высокими содержаниями в них иттрия.

2. Диаграмма Ti/Y -

Nb/Y[205].

Диаграмма Ti/Y -

Nb/Y

(рис.

2.17) позволяет отделять внутриплитные базальты от базальтов

срединно-океанических хребтов и вулканических дуг, поля кото-

рых перекрываются на этой диаграмме. Внутриплитные базальты

а .

рис-

2.16. Дискриминационная

диаграм-

Zr/Y

ма

Zr/Y—Ti/Y

для базальтов, позволяю-

ц-ая

отделять внутриплитные базальты

(WPB)

от других типов базальтов

(РМВ)

5,0

2,5

РМВ

WPB

500

Ti/Y

1000

Ti/Y

1000

400

180

100

Thol.

— Volcanic-arc

basalts

Trans.

Alk.

10,6

[

I I I I

0,1

0,18

0,4

0,86 1,48

2,1

Nb/Y

Рис. 2.17.

Дискриминационная

диаграмма

Ti/Y—

Nb/Y для базальтов

[205]:

поля на диаграмме:

within-plate

basalts — внутриплитные базальты; volcanic-arc

basalts

— базальты вулканических дуг; MORB - базальты срединно-океанических

хребтов; Thol. — толеитовая серия; Trans. — переходная серия; Alk. — щелочная серия

имеют более высокие значения отношений

Ti/Y

Nb/Y

по срав-

нению с другими типами базальтов, что отражает обогащенность

мантийного источника внутриплитных базальтов относительно

родоначальных

источников для MORB и базальтов океанических

островов. Различия значений отношения Nb/Y позволяют в даль-

нейшем подразделять внутриплитные базальты на три серии: то-

леитовую, переходную и щелочную.

3. Диаграмма

Zr—Nb—Y.

M. Мешайд

[191]

разделил базальты сре-

Динно-океанических хребтов (MORB) на два типа.

jV-тип

MORB —

«нормальные»

базальты срединно-океанических хребтов, обеднен-

ные несовместимыми элементами-примесями, и

Е-тип

MORB (также

известные

как

Р-тип

MORB), «обогащенные» базальты океаничес-

кого

дна, формирование которых происходило в регионах, где раз-

биты

плюмовые

процессы, например в Исландии. Базальты

£-типа

обогащены несовместимыми элементами-примесями.

Интерпретация

геохимических

данных

Использование

геохимических данных при изучении магматических пород

На треугольной диаграмме

Zr/4—Nb

•

2—У

(рис. 2.18) [191]

выделя.тся

четыре основных поля базальтов, которые были окон-

турены автором на основании использования более чем 1800 анали-

зов современных базальтов, соответствующих требованию 20 % >

> СаО + MgO >12

Внутриплитные щелочные базальты попадают на диаграмме

7л—Nb—Y

в поле

А,

внутриплитные

толеиты

в поля

АН

и С. Фигу-

ративные точки базальтов

£"-типа

MORB располагаются в поле В,

а базальты

/V-типа

MORB — в поле D. Точки базальтов вулкани-

ческих дуг локализованы в полях

Си/).

Имеющиеся области пере-

крытия полей показывают, что только внутриплитные щелочные

базальты и

£-тип

MORB могут быть достоверно идентифицирова-

ны при помощи этой диаграммы.

4. Вариации

Ti—Zr—Nb

в базальтах различных тектонических

обстановок.

Дж. Пирс и М. Норри

[211],

изучив различия значе-

ний Zr/Y и Ti/Y для различных типов базальтов, пришли к выво-

ду, что это наиболее вероятно связано с гетерогенностью долго-

живущих

родоначальных

магматических источников. Очевидно,

что различия между

внутриштитными

базальтами (с высокими

значениями отношения Zr/Y) и другими типами базальтов отра-

жают отличия их мантийных источников. Этим же объясняются и

Nb-2

Hf/3

/\ /\

Л А

Zr/4

Рис. 2.18. Дискриминационная диаг-

рамма

Zi—

Nb-Y

для базальтов

[119]:

поля на диаграмме: AI - внутриплит-

ные щелочные базальты; АН — внут-

риплитные щелочные базальты и внут-

риплитные толеиты;

—

£-тип

MORB;

С—

внутриплитные толеиты и базаль-

ты океанических дуг; D—

/V-тип

MORB

и базальты океанических дуг

Л Л

/\ /\

Л Л

/\ /\

Та

Рис. 2.19. Дискриминационная диаг-

рамма

Th—Hf—

Та

для

базальтов

[250]:

поля на диаграмме: А —

/V-тип

MORB;

Е-тнп

MORB и внутриплитные

толеиты;

С—

внутриплитные щелоч-

ные базальты;

D—

базальты вулкани-

ческих дуг; пунктирная линия в поле

D разделяет толеиты островных дуг и

известко

во-шел

очные

базальты

Глава

различия значений Zr/Nb и Y/Nb для щелочных и

толеитовых

базальтов. Базальты островных дуг и

срединно-океанических

хреб-

ТОБ

могут выплавляться из сходных источников, однако более

изкие

абсолютные содержания титана, циркония и иттрия в ос-

троводужных

базальтах, в данном случае, отражают большую сте-

пень частичного плавления вещества при их формировании.

Диаграмма

Th—Hf—Ta

[250]. Д. Вуд [250] предложил дискри-

минационную

диаграмму на основе содержаний немобильных

вы-

сокозарядных

элементов

Th—Hf—Ta

(рис. 2.19).

том случае, когда

ет

возможности определить содержания гафния и тантала в по-

роде, но имеются содержания циркония и ниобия, можно рас-

считать содержания гафния как Hf

Zr/39, а тантала как Та

Nb/l6. Преимущества этой диаграммы: может использоваться

для разделения различных типов MORB; кроме базальтов может

применяться для средних и кислых лав; хорошо работает при иден-

тификации базальтов вулканических дуг. На диаграмме базальты

/V-типа

MORB располагаются

поле

А,

базальты

£-типа

MORB

толеитовые

внутриплитные базальты в поле В. Поскольку при по-

мощи этой диаграммы невозможно разделить

£-тип

MORB и

внут-

риплитные толеиты, то для их разделения можно использовать,

например,

диаграмму'Дж.

Пирса и Дж. Канна [208]. Внутриплит-

ные щелочные базальты попадают на диаграмме

Th—Hf—Ta

в поле

С и базальты вулканических дуг в поле D. Поле D

подразделяется,

соответственно, на поле толеитов островных дуг (толеиты прими-

тивных дуг) с отношением Hf/Th > 3 и поле известково-щелоч-

ных

базальтов с отношением Hf/Th < 3.

В связи с относительно высокой мобильностью тория в из-

мененных базальтах данную диаграмму лучше использовать для

пород не содержащих большого количества измененного стекла.

Процессы фракционной кристаллизации также могут влиять на

положение фигуративных точек на диаграмме. Фракционирование

большинства силикатных минералов происходит в направлении

перемещения тантала и гафния из расплава и, соответственно,

остаточный расплав характеризуется более высокой концентра-

цией тория. Вместе с тем магнетит концентрирует тантал, и в слу-

чае

накопления фигуративные точки будут смещены в направле-

нии

-к

танталовому

углу диаграммы.

Диаграмма

Ti—V[226].

Титан и ванадий являются смежными

Цементами

Периодической системы элементов, однако в сили-

катных

системах они ведут себя по-разному. Эти различия послу-

жили

основой для диаграммы, предложенной Дж. Шервейсом в

Интерпретаций

геохимических

данны

1982 г. [226], которая используется для разделения

островодужных

толеитов, MORB и щелочных базальтов.

Коэффициент распределения ванадия в различных

минера-

лах, таких как ортопироксен,

клинопироксен

и магнетит, изме-

няется более чем на несколько порядков в зависимости от

актив-

ности кислорода. Это связано с тем, что ванадий может существо-

вать как в восстановленной

так и в окисленной

)

формах в природных магмах. Это отличает его от титана, который

всегда присутствует только в форме

Вариации содержаний

ванадия по отношению к титану могут использоваться как мера

активности кислорода в магмах и при процессах фракционной кри-

сталлизации, которые имели место при формировании базальтов.

Титан и ванадий являются малоподвижными элементами при

гид-

ротермальных изменениях, а также средних или высоких степенях

метаморфизма.

Поля базальтов, выделенные в зависимости от отношения

Ti/V, показаны

на

рис. 2.20. Поле MORB располагается

вдиапазо-

ява

Использование

геохимических данных при

изучении

магматических пород

10 12 14 16 18 20 22 24

Ti,

ppm/100

Рис. 2.20. Дискриминационная диаграмма

Ti—V

для базальтов

[226]:

поля на диаграмме:

—

островодужные

толеиты

(arc tholeiite); 2 ~ покровные

континентальные базальты

(continental

flood basal et);

базальты

срединно-оке-

анических хребтов и базальты

задуговых

бассейнов (MORB и ВАВ);

базальты

океанических островов и щелочные базальты (ocean-island and alkali basalt);

известково-щелочные

базальты

(calc-alkaline

basalts)

не

отношений

Ti/V

от 20 до 50, хотя имеется и некоторое пере-

крытие

этого поля с полями покровных континентальных базаль-

тов

и базальтов задуговых бассейнов. Базальты океанических ост-

ровов и щелочные базальты на диаграмме располагаются в диапа-

зоне отношений Ti/V от 50 до 100. Островодужные толеиты на

диаграмме локализованы в поле с отношением

Ti/V

от 10 до

20,

образуя небольшое перекрытие с полем MORB.

Известково-ще-

лочные лавы располагаются в пределах субвертикального тренда с

отношениями

Ti/V между 15 и 50.

Диаграмма

La~Y-Nb

[105]. Б.

Кабанис

и М. Ликолл в 1989 г.

[105] предложили треугольную диаграмму

La—Y—Mb,

которая по-

зволяет разделять базальты вулканических

дуг,

континентальные

и океанические базальты. Содержания элементов наносятся на

график с учетом следующих условий — La/10 (ppm),

Y/15

(ppm)

и Nb/8 (ppm). На диаграмме оконтурены три основных поля (рис.

2.21). Базальты вулканических дуг занимают на диаграмме поле /

и подразделяются на

известково-щелочные

базальты

(1А)

и ост-

роводужные толеиты

(/С)

с перекрытием в поле 1В. Поле

2соот-

ветствует континентальным базальтам, при этом поле 2В может

быть определено как поле континентальных задуговых толеитов.

Поле

Охарактеризует

океанические базальты и подразделяется сле-

дующим

образом:

3D—

УУ-тип

MORB, поля

ЗСиЗВ-

£-тип

MORB.

В поле ЗА локализованы щелочные базальты Кенийского рифта,

имеются некоторые доказательства подвижности лантана при гид-

ротермальных процессах, поэтому сильно измененные и метамор-

фические породы показывают некоторые искажения в области угла

лантана.

Диаграммы, применяющиеся для идентификации

островодуж-

чьа

базальтов. Дж. Пирс [205, 206] для идентификации элементов-

Р"с-

2.21. Дискриминационные диаграммы

Ьа-У-КЬдля

базальтов

[105):

~ базальты вулканических дуг (\Л - из-

вестково-щелочные

базальты; 1

С-

остро-

одужные

толеиты;

\В—

звестко

во-щелоч-

ные

базальты и островодужные толеиты);

континентальные базальты

(1А

кон-

инентальные

базальты;

2В-

базальты за-

Уговых

бассейнов); 3 - океанические ба-

зльты

(ЗА — щелочные базальты

внутри-

Континентальных

рифтов;

35,

ЗС-

£-тип

-*ЯВ;

ЗВ~

обогащенные;

ЗС—

слабообо-

Га

Щенные;

3D -

/V-тип

MORB

La/10

л л

Nb/S

Интерпретация

геохимических

данны

Использование

геохимических

данных

при

изучении

магматических пород

примесей, которые лучше всего характеризуют магмы, образую-

щиеся

островодужных

обстановках, использовал

MORB-нор.

мализованные

слайдер-диаграммы.

Основываясь на полученных

результатах, он определил три основные отличительные особен-

ности островодужных базальтов. Во-первых, они обогащены эле-

ментами

Sr,

К, Rb, Ba и Th по сравнению с танталом и хромом.

Во-вторых,

островодужные

толеиты

имеют более низкие содер-

жания высокозарядных элементов по сравнению с базальтами

MORB. В-третьих,

известково-щелочные

базальты

обогащены

эле-

ментами Th, Се, Р и

относительно других HFS (высокоза-

рядных) элементов. Эти характерные особенности островодуж-

ных базальтов послужили основой для ряда диаграмм, которые

применяются для разделения

MORB,

внутриплитных

базальтов

и базальтов вулканических дуг.

1. Диаграмма

Cr~Y

[205]. Низкие концентрации хрома в ост-

роводужных базальтах по сравнению с другими типами базальтов

были использованы в ряде диаграмм, чтобы охарактеризовать ба-

зальты вулканических дуг. Хром является совместимым элементом

для оливина,

ортопироксена,

клинопироксена

и шпинели в ба-

зальтовом расплаве, поэтому низкие концентрации хрома в остро-

водужных базальтах являются следствием различной степени плав-

ления

MORB-источника

и (или) отражают различия в механизме

фракционирования. Содержание иттрия в островодужных базаль-

тах также несколько понижено по сравнению с другими типами

базальтов. Таким образом, диаграмма

Сг—V

(рис.

2.22,

а) хорошо

отделяет островодужные базальты от базальтов срединно-океани-

ческих хребтов лишь с небольшим перекрытием полей их

соста-

вов.

Внутриплитные

базальты попадают как в поле MORB, так и в

поле островодужных базальтов.

2. Диаграмма

Cr—Ce/Sr.

Поведение церия и стронция в ба-

зальтах типа MORB приблизительно одинаково,- в то время как в

островодужных базальтах поведение этих элементов существенно

различается, так как церий и стронций характеризуются различ-

ной подвижностью в составе водного флюида. На

спайдер-диаг-

раммах островодужных базальтов, нормализованных по MORB,

наблюдается относительное обогащение этих пород стронцием

по сравнению с

церием,

в то время как для MORB нормализо-

ванные содержания церия и стронция достаточно близки. По этой

причине отношение

Ce/Sr

является хорошим критерием для раз-

деления островодужных базальтов и MORB. На диаграмме

Сг^

Ce/Sr (рис. 2.22, 6) базальты вулканических дуг обнаруживают

Cr, ppm

1000-

VAB

iWPB

100

0,01

0,1

ppm Ce/Sr, ppm

Рис. 2.22. Дискриминационные диаграммы

Сг-Y

(а) и Cr-Ce/Sr (б) [205]

VAG - базальты вулканических дуг; MORB - базальты

срединно-океани

хребтов;

WPB

- внутриплитные базальты

более низкие значения отношения Ce/Sr по сравнению с MORB

внутриплитными

базальтами при близких содержаниях хрома.

В отличие от уже рассмотренных диаграмм, в которых содер-

жания элементов варьируют главным образом вследствие различ-

ных степеней частичного плавления и фракционной кристаллиза-

ции, существуют диаграммы, показывающие вариации, связан-

ные с химическими различиями в составах исходных магматичес-

ких очагов. Эти различия могут быть следствием мантийной гете-

рогенности, вызванной

перемещением

порций расплавов, или

привносом-выносом

элементов в составе флюидной фазы. Отно-

шения элементов-примесей, такие, как К/Та, Се/Та и Th/Ta, спо-

собны выявить различия между

островодужными

базальтами и

MORB. Однако в каждом случае элементы приводятся к общему

знаменателю

(Yb)

для того, чтобы показать различия в составе

магматических

источников до процесса субдукции. Иттербий счи-

тается

элементом немобильным в водном флюиде и выступает

как

несовместимый элемент, поэтому отношение двух несовмес-

имых

элементов, например такое, как

Th/Yb,

будет сохраняться

Низменным

в ходе процессов частичного плавления и фракци-

онной

кристаллизации. Подобное утверждение верно и для отно-

^ения

Ta/Yb

и, таким образом, вариации на диаграмме

Th/Yb—

/Yb

будут отражать различия составов

родоначальных

магмати-

Че

ских

очагов.

Интерпретации

геохимических

данных

Диаграммы, использующиеся

для_

разделения щелочных

базаль-

шов

толеитовыхмагматических

серий. П. Флойд и Дж. Винчестер

[137]

предложили ряд диаграмм, основанных на содержаниях ма-

лоподвижных высокозарядных элементов, которые позволяют раз-

делять

толеитовые

и щелочные базальты. Эти диаграммы можно

использовать для идентификации измененных пород тогда, когда

стандартные подходы для разделения толеитовых и щелочных се-

рий не могут быть использованы. Вследствие высокой подвижно-

сти щелочных металлов в составе водных флюидов эти диаграммы

эффективно разделяют толеитовые и щелочные серии, но не по-

зволяют реконструировать тектонические обстановки их форми-

рования. В качестве исключения может быть рассмотрена только

диаграмма

ТЮ

—Y/Nb,

показывающая различия между

континен-

тальными толеитами и базальтами срединно-океанических хреб-

тов.

Диаграмма

TiO

—Y/Nb

[137]. На диаграмме выделяются че-

тыре поля — океанических толеитов, щелочных базальтов (конти-

нентальных и

островодужных)

и континентальных толеитов (рис.

2.23). В основу диаграммы положены отношения Y/Nb, которые

имеют наименьшие значения в щелочных базальтах.

Глава

Использование

геохимических данных при изучении магматических пород

a i

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Y/Nb

Рис. 2.23. Дискриминационная диаграмма

ТЮ

—Y/Nb

для базальтов

[137]:

поля на диаграмме: А — океанические толеиты; В ~ океанические щелочные ба-

зальты; С - континентальные толеиты; D —

континстальные

щелочные базальты

2. Диаграмма

Pp—Zr

[137]. Щелочные базальты

характеризу-

ются более высокими содержаниями

чем толеиты, при

близ-

ких концентрациях циркония, поэтому на диаграмме нанесена

рямая

линия, отделяющая поля этих двух типов базальтов (рис.

2 24). Отмечаются значительные перекрытия внутри полей конти-

нентальных и

внутриокеанических

толеитов и океанических и кон-

тинентальных щелочных базальтов.

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

50 100

200 300

Zr, г/т

400

500

Рис. 2.24. Дискриминационная диаграмма

-Zr

для базальтов [137] (линия на

диаграмме разделяет поля щелочных базальтов и толеитов):

поля на диаграмме: А — океанические толеиты; В

океанические щелочные ба-

зальты; С— континентальные толеиты; D - континентальные щелочные базальты

Диаграмма

TiO

-Zr/P

[137].

Данная

диаграмма по смыс-

лу своего применения подобна диаграмме

Ti—Y/Nb,

но ее пре-

имущество заключается в том, что Ti, Zr и

более'качествен-

но определяются в базальтах, чем иттрий и ниобий. На этой диаг-

рамме не отмечается значительного перекрытия полей толеито-

вых и щелочных базальтов (рис. 2.25). Отношение

Zr/P

может

изменяться, что вызвано относительной подвижностью фосфора

в процессах изменения пород и, следовательно, эта диаграмма

Должна использоваться с большой осторожностью при изучении

измененных

пород.

Диаграмма

Nb/Y~Zr/P

[137].

Диаграмма

Nb/Y—Zr/P

хорошо используется для разделе-

ния толеитовых и щелочных базальтов (рис. 2.26).

Дискриминационные диаграммы для базальтов, использующие

новные

петрогенные оксиды. Дискриминационные диаграммы,

Ис

пользующие

основные петрогенные оксиды для типизации ба-

^ьтов,

являются не столь эффективными, как те, которые ис-

Пол

ьзуют

элементы-примеси. Это связано с тем, что на этих

диаг-

Интерпретация геохимических Данных

2. Использование геохимических данных при изучении магматических пород

0,05

0,10

Zr/P

Рис. 2.25. Дискриминационная диаграмма

TiO

—Zr/P

для базальтов

[137]:

поля на диаграмме: А — океанические

толеиты;

В — океанические щелочные ба-

зальты; С — континентальные толеиты; D ~ континентальные щелочные базальты

0,05

0,10 0,15 0,20

Zr/P

Рис. 2.26. Дискриминационная диаграмма

Nb/Y~Zr/P

для базальтов

[137]:

поля на диаграмме: А - океанические толеиты; В — океанические щелочные ба-

зальты;

С-

континентальные толеиты; D- континентальные

щелочные

базальты

раммах

существуют значительные области перекрытия содержа-

основных оксидов между составами MORB, толеитами

заду-

овь!Х

бассейнов и базальтами островных дуг [213].

Диаграмма

MgO-FeO-Al

[212].

Т. Пирс [212] использовал

коло 8400 анализов современных вулканических пород, для того

тобы

разделить базальты из различных тектонических обстано-

ок

на основе содержаний в них основных

петрогенных

элементов.

Диаграмма

MgO-FeO-Al

применима для пород с содержани-

ем

51~56

SiO

причем все анализы должны быть пересчитаны

на безводный состав. Дж. Пирс [212]

показал,

что такие петроген-

ные

оксиды, как MgO,

и FeO, применяются только для

разделения пород, соответствующих определенным тектоничес-

ким обстановкам: базальтов океанических хребтов

(MORB),

ба-

зальтов океанических островов, континентальных базальтов, ба-

зальтов вулканических дуг и активных континентальных окраин,

а также базальтов

надспрединговых

островов (таких, как Ислан-

дия и Галапагосские острова). Границы между различными поля-

ми показаны на рис. 2.27. Эта диаграмма успешно применяется в

основном для неизмененных современных субщелочных базаль-

тов. Ограничения применения этой диаграммы связаны с относи-

тельной подвижностью выбранных элементов в базальтах. Напри-

мер, Т. Пирс [212] показал, что MgO и FeO подвижны в процес-

сах подводного выветривания, a MgO и

А1

— в процессе зеле-

нокаменных

метаморфических изменений.

Рис. 2.27. Дискриминационная диаграмма

МвО-РеО-А!

для

базальтов

[209]:

чолч

на диаграмме: / - базальты

надспре-

ДИнговых

островов;

2—

базальты вулкани-

че

<Жих

дуг и активных континентальных

Раин;

3— базальты срединно-океаничес-

ки

хребтов; 4- базальты океанических ос-

Ровов;

континентальные базальты

ллллллллл

MgO

ALO.

Диаграмма

MnO-TiO~P

[195]. Базальты и базальтовые

ндезиты

с содержанием 45-54 %

SiO,

могут подразделяться в

^Висимости

от содержаний в них МпО,

ТЮ

Е. Муллен

5]>

основываясь на содержаниях данных оксидов, разделил меж-

собой MORB, толеиты океанических островов, щелочные ба-

Интерпретация

геохимических

данны*

2, Использование геохимических данных при изучении магматических пород

зальты

океанических островов,

островодужные

толеиты

извест-

ково-щелочные

базальты. Границы полей, оконтуренные на рис.

2.28, определены на основе 507 опубликованных анализов базаль-

тов. При построении диаграммы содержания

МпО

умножа-

ются на 10. Следует отметить, что вариации содержаний исполь-

зуемых элементов невелики. Для базальтов эти значения находят-

ся в пределах:

0,16-0,24

% МпО; 0,14-0,74 %

;

0,81-3,07 %

ТЮ

что требует высокой точности измерения.

Ti(X

Рис. 2.28. Дискриминационная ди-

аграмма

МпО—ТЮ

—

;

для ба-

зальтов

[195]:

поля на диаграмме: CAB —

извест-

ково-щелочные

базальты; IAT — ос-

троводужные толеиты;

MORB

базальты

срединно-океанических

хребтов; О1Т - толеиты океаничес-

ких островов; OIA — андезиты оке-

ан

ических

островов

Марганец и титан — элементы, присутствующие во фракци-

онирующих фазах в базальтах: марганец в оливине, пироксенах и

титаномагнетите, а титан в титаномагнетите и пироксенах. Таким

образом, различия между магмами вулканических дуг и океани-

ческих базальтов могут объясняться различными путями фракци-

онной

кристаллизации.

Вместе с тем, вариации содержаний

связаны либо с особенностями

магматических

очагов, либо со

степенью частичного плавления. Титан, марганец и фосфор мало-

подвижны и нечувствительны к гидротермальным изменениям в

температурном диапазоне до зеленосланцевой фации метаморфиз-

ма, хотя в

карбонатизированных

породах соотношения этих эле-

ментов могут быть смещены относительно первоначальных.

2.3.2. Дискриминационные диаграммы,

использующиеся для определения геодинамических

обстановок

формирования гранитоидов

Для классификации гранитоидов с целью определения их

геотектонического положения применяется серия

дискриминацИ'

онных

диаграмм, которые основаны на содержаниях в

порода*

как главных элементов, так и элементов-примесей [151, 181,

Обсуждаемые

диаграммы во многих случаях конкретно не связа-

ны

петрографо-геохимической

типизацией гранитоидов на /-,

с М- и

Л-типы,

поэтому для лучшего сопоставления геодина-

ических

диаграмм с конкретными типами гранитов приводим

часть

таблицы, предложенной Дж. Коббингом

[113]

(табл. 2.5). Пред-

лагаемая схема является несколько упрощенной, имеющиеся от

ее

отклонения, особенно касающиеся определения геодинами-

ческой природы гранитов

Л-типа,

будут рассмотрены далее при

описании

конкретных диаграмм.

Таблица 2.5

Геодинамические

обстановки

формирования гранитоидов различных типов

[113]

Орогенные

Аноро-

генные

Океанические

островные дуги

Окраинные

континентальные дуги

Постскладчатые

поднятия

Континентальная

коллизия

Рифтовые

комплексы

Кварцевые диориты

/W-типа

Гранодиориты

тоналиты

/-типа

при

подчиненном количестве гранитов

Гранодиориты /- и S-типов

Граниты S-типа, мигматиты

Биотитовые

граниты, щелочные

граниты и сиениты

А-типа

Дискриминационные диаграммы

Дж.

Пирса [210]

Наиболее широко известными и используемыми для геоди-

намической классификации гранитоидов являются диаграммы Дж.

Пирса

[210], использующие соотношения

Rb-Y-Nb

Rb~Yb-

Та. Из всего набора элементов, присутствующих в

гранитоидах,

авторами

были выбраны именно эти элементы, так как они ока-

зались

наилучшими дискриминантами между такими типами гра-

нитов,

как граниты океанических хребтов (ORG), внутриплит-

ные

граниты

(WPG), граниты вулканических дуг (VAG) и колли-

тонные

граниты (COLG). Полный обзор типов гранитов,

клас-

Си

Фицирующихся

при помощи диаграмм Дж. Пирса, приведен в

табл.

2.6. Менее приемлемыми эти диаграммы оказались для иден-

тификации

посторогенных

гранитов, которые трудно отличимы

гранитов

вулканических дуг и

синколлизионных

гранитов. Для

°лее

успешного разделения посторогенных гранитов существует

Се

рия

диаграмм

[84,

151], которые далее будут подробно рассмот-

Ре

ны.

Всего Дж. Пирсом

[210]

были предложены четыре

диаграм-

Интерпретация

геохимических

Таблица

2.§

Типы гранитов, классифицирующиеся в соответствии

с их геодинамическими

обстановками

формирования [210]

Граниты океанических хребтов

(ORG)

ассоциирующие:

с нормальными океаническими хребтами;

с аномальными океаническими хребтами;

с хребтами

задуговых

бассейнов;

с хребтами

преддуговых

бассейнов

2. Граниты вулканических дуг (VAG):

в пределах океанических дуг, где преобладают:

Использование

геохимических данных при

изучении

магматических пород

толеитовые

базальты;

известково-щелочные

базальты;

активных континентальных окраин

Внутриплитные

граниты (WPG):

в пределах

внутриконтинентальных

рифтов;

в областях ослабленной континентальной коры;

океанических островов

4. Коллизионные граниты (COLG):

ассоциирующие с коллизией континент - континент:

синтектонические

граниты;

посттектонические граниты;

синтектонические граниты, ассоциирующие с коллизией континент -

остров-

ная

дуга

мы: Nb-Y,

Ta-Yb,

Rb-(Y + Nb),

Rb~(Yb

+ Та) (рис. 2.29,

а-г).

Все данные на них наносятся в г/т

(ррт).

На всех диаграммах,

кроме диаграммы Nb~Y, выделяются четыре поля: VAG,

syn-

COLG, WPG, ORG. На диаграмме

Nb~Y

фиксируются три поля:

WPG, ORG и объединенное поле VAG + syn-COLG. На диаг-

раммах

Nb—Y

Та—Yb

проведена пунктирная линия в пределах

поля WPG, которая является границей ORG для аномальных

рифтов.

Как и в случае использования других дискриминационных

диаграмм, диаграммы Дж. Пирса с соавторами должны использо-

ваться с учетом возможной подвижности элементов, в частности

рубидия, который может быть подвижен при гидротермальных из-

менениях и метаморфизме. Хотя обычно граниты менее изменены

по сравнению с

базальтами,

детальные петрографические иссле-

дования все же необходимы.

•

10 100

Y + Nb, ppm

10 100

Yb + Та, ррт

Рис. 2.29. Дискриминационные диаграммы Nb-Y (a), Ta-Yb (б), Rb-(Y + Nb)

(в),

Rb-(Yb

+ Та) (г) для гранитоидов Дж. Пирса [210] (пунктирная линия на

диаграммах

Nb-Y и

Та—Yb

— граница ORG для аномальных рифтов):

поля на диаграммах: ORG — граниты океанических хребтов; WPG — внутри-

плитные граниты; VAG — граниты вулканических дуг; syn-COLG — коллизион-

ные граниты

Дискриминационные диаграммы П.

Мениара,

Ф.

Пикколи

1181]

П. Мениар и Ф. Пикколи [181]

предложили.серию

дискрими-

национных диаграмм для разделения

гранитоидов,

формирующих-

ся

в различных геодинамических обстановках. В пределах двух боль-

ших групп —

орогенные

анорогенные

гранитоиды

— они выде-

лили

семь типов гранитов. Среди

орогенных

— гранитоиды остро-

вных

дуг (IAG), гранитоиды континентальных дуг (CAG), грани-

°иды

континентальной коллизии (CCG),

посторогенные

грани-

°иды

(POG); среди

анорогенных

— гранитоиды, связанные с

Рифтами (RRG), гранитоиды континентальных

эпиорогенных

°Днятий

(CEUG), океанические

плагиограниты

(ОР). Свою

клас-

Ср1

фикацию

авторы основывали на том, что гранитоиды различ-

Интерпретация

геохимических

данных

ных

тектонических обстановок характеризуются разными мине-

ралогическими и химическими особенностями. Для построения

диаграмм П. Мениар и Ф. Пикколи используют содержания в по-

роде главных оксидов (в массовых

процентах).

На рис. 2.30 показан

порядок действий, последовательное выполнение которых позво-

ляет произвести типизацию гранитоидов.

K,O-SiO,

(рис.

2.31,

л)

Остальные

-SiO

(рис.

2.31,5)

FeO*/(FeO*

MgO)-SiO

(pHc.

2.31, в)

(Al

-Na

O-K,O)-FeO*-MgO

(рис.

2.31,

г)

(Al

-Na

O-K

O)-(FeO*

MgO)-CaO

(рис. 2.31, д)

IAG

CAG

<1,05

Неопределенность

1,05-1,15

Рис. 2.30. Дискриминационная схема разделения гранитоидов

[181]

Шаг 1. Отделение ОР от остальных типов гранитоидов (диаг-

рамма

К,О—SiO

рис. 2.31, а). Океанические

плагиограниты

ха-

рактеризуются содержанием < 1 %

Поскольку калий являет-

ся весьма подвижным элементом, то и для ряда сильно изменен-

ных гранитоидов любых тектонических обстановок возможно ано-

мально низкое содержание

1С,О.

В связи с этим для надежной иден-

тификации гранитоидов необходимы дополнительные петрогра-

фические исследования. Для океанических плагиогранитов отли-

чительной минералогической чертой является отсутствие калие-

вых полевых шпатов.

ява 2. Использование геохимических данных при

изучении

магматических

пород

IAG + CAG + CCG +

+ RRG + CEUG + POG

IAG + CAG + CCG

POG

SiO,

1.°

0,9

0,8

U-

£0,6

*•

0,5

RRG + CEUG

ЮС

АРМ

IAG + CAG + CCG

70.

SiO,

MgO

ACF

RRG + CEUG

POG

!AG |+ CAG +

,CCG

MgO

Рис. 2.31. Дискриминационные диаграм-

мы для разделения гранитоидов различ-

ных геодинамических обстановок

[181]:

поля на диаграммах: IAG — гранитои-

ды

островных дуг; CAG —

гранитоиды

континентальных дуг; CCG — гранито-

иды обстановок континентальной кол-

лизии; POG —

посторогенные

гранито-

иды; RRG — гранитоиды, связанные с

рифтами; CEUG — гранитоиды конти-

нентальных

эпиорогенных

поднятий;

ОР — океанические плагиограниты

Шаг 2. Разделение групп I (IAG, CAG, CCG), II (PRG, CEUG),

(POG). Для разделения применяют четыре диаграммы:

А1

ЗЮ

{рис.

2.31, б), (FeO*/(FeO* +

MgO))

Si0

(рис. 2.31, в),

(Al

-Na

O-K

O)-FeO*-MgO

(рис. 2.31, г),

(Al

-Na

O-K

^(FeO*+MgO)-CaO

(рис. 2.31, д). На всех четырех диаграммах

гра-

китоиды

I и II групп образуют обособленные поля, в то время

как

породы III группы собственных отдельных полей не имеют и

поля на всех диаграммах перекрываются с полями как I, так и

группы.

Это связано со

специфичностью

составов постороген-

bix

гранитоидов, имеющих черты гранитов и I, и II групп. Диаг-

рамма

А1

—SiO

(рис. 2.31, б) может применяться только для

'*~

1998

Интерпретация

геохимических

данны*

пород с содержанием кремнезема > 70

Диаграмма (FeO*/

/(FeO +

MgO))-SiO

(рис. 2.31,

в),

напротив, хорошо работает

для пород с более низкими содержаниями

SiO

Треугольные ди-

аграммы

(Al

-Na

O-K

O)-FeO*-MgO

(рис. 2.31, г),

(А1

O-K

O)-(FeO*

+ MgO)-CaO (рис. 2.31,

д)

для большего удоб-

ства используются в дивариантном виде.

Шаг ЗА. Разделение CCG и IAG + CAG. Основой для их

разделения служит индекс ASI

/(Na

+ СаО) (рас-

четы в молекулярных количествах). Для пород типа CCG индекс

ASI не может быть меньше чем 1,05, в то время как IAG и CAG

характеризуются индексом ASI не более 1,15. Если же индекс ASI

имеет значения в интервале от 1,05 до

1,15,

то разделить CCG и

IAG

+ CAG не представляется возможным. Кроме того, только

на основе используемых при этой методике данных невозможно

провести различие между IAG и CAG.

Шаг ЗБ. Разделение RRG и

CEUG.

Разделение производится

на основе диаграммы

ТЮ

—

SiO

Для гранитоидов RRG харак-

терно более высокое содержание

ТЮ

чем для гранитоидов CEUG.

Диаграммы,

использующиеся для разделения

орогенных

и анорогенных гранитоидов

•

Проблема разделения орогенных и анорогенных гранитои-

дов особенно остро стоит для гранитов

Л-типа.

Большинство гра-

нитов

Л-типа

приурочено к областям

внутриконтинентального

растяжения и ассоциирует с

внутриконтинентальными

рифтами,

однако граниты

Л-типа

также могут быть связаны и с постороген-

ными

событиями [234]. Трудность в разделении гранитов обеих

обстановок заключается в том, что имеется сходство минерально-

го состава и ряда петролого-геохимических характеристик всей

совокупности гранитов

Л-типа,

так, например, на дискримина-

ционных диаграммах Дж. Пирса [210] все их фигуративные точки

располагаются в поле внутриплитных гранитов [246]. Кроме это-

го,

имеется и специфическая проблема выделения посторогенных

гранитов, так как и на диаграммах Дж. Пирса [210] и на диаграм-

мах П. Мениара,

Ф.

Пикколи [181] они не образуют собственных

обособленных полей. Одними из наиболее надежных

критериев

разделения гранитов, связанных с внутриконтинентальными и

по-

сторогенными

обстановками, являются данные абсолютной гео-

хронологии: так, внедрение посторогенных гранитов отстает от

главного

орогенического

события не более чем на 75 млн. лет [234],

Глава

Использование

геохимических данных при изучении магматических пород

то время как формирование

анорогенных

гранитоидных

комп-

лексов оторвано от этого события на значительно более суще-

ственный

временной интервал (более 100 млн. лет) [116]. Однако

данные

абсолютной

геохронологии часто бывают недоступны,

поэтому здесь рассмотрим серию методик, включая диаграммы,

которыми

можно воспользоваться при реконструкции геодина-

мических

обстановок формирования таких типов гранитоидов.

Диаграмма Rb— Hf— Та [151]. Н. Харрис [151] предложил диск-

риминационную диаграмму, на которой обособлено поле посткол-

лизионных гранитов (рис. 2.32). Диаграмма имеет координаты

Hf-

Rb/30-Ta

• 3 и на ней выделены четыре поля:

внутриплитных

гра-

нитов (WPG), гранитов вулкани-

ческих дуг (VAG), синколлизи-

онных

(syn-COLG) и посткол-

лизионных гранитов (post-

COLG). Диаграмма может ис-

пользоваться для разделения

гранитов

/1-типа

различной гео-

динамической специфики. Так,

большинство фигуративных то-

чек

посторогенных

гранитов по-

падает на данной диаграмме в

поле постколлизионных грани-

тов, а анорогенных — в поле

внутриплитных гранитов. В осно-

ву построения этой диаграммы

положены отношения Rb/Hf и

Rb/Ta,

которые в постколлизи-

онных гранитах выше, чем в

анорогенных.

syn-COLG

Та-

Рис. 2.32. Дискриминационная диаг-

рамма

Rb—

Hf—

Тадля

гранитоидов

[151]:

поля на диаграмме:

WPG

— внутри-

плитные граниты; VAG — граниты

вулканических

дуг;

syn-COLG — син-

коллизионные

граниты; post-COLG

— постколлизионные граниты

Численный метод разделения

позднеорогенных,

посторогенных

и анорогенных гранитов на основе данных по главным элементам

С.

Агвал

[84] предложил численный метод классификации

Ранитоидов

с использованием данных по содержаниям главных

в породе, применив

мультивариантный

дискриминан-

анализ к четырем группам гранитоидов, выделенных на ос-

полевых наблюдений Дж. Роджерсом и Дж. Гринбергом [219].

Роджерс и Дж. Гринберг [219] выделили две группы орогенных

позднеорогенные

(LO)

посторогенные

(РО)

и две