Условия кристаллизации высокомагнезиальных гранитоидов Новомеловаткого плутона, Воронежский кристаллический массив
Аннотация
Введение: Петрогенезис высокомагнезиальных гранитоидов до сих пор остается дискуссионным. Слабо исследованы условия кристаллизации таких магм. Методика: Для расшифровки условий кристаллизации палеопротерозойского Новомеловатского плутона высокомагнезиальных гранитидов было проведено минералогическое, химическое и изотопное исследования. Результаты и обсуждение: Плутон состоит из биотит-ортопироксеновых кварцевых диоритовых и монцодиоритовых порфиритов (фаза-1) и среднезернистых биотит-амфиболовых кварцевых диоритов, тоналитов и гранодиоритов (фаза-2), содержащих мафические магматические включения первой фазы. Рассчеты основанные на составе минералов и пород демонстрируют, что родоначальные магмы первой фазы были маловодными (менее 3 % растворенной H2O) с температурами кристаллизации в интервале 902–720°C. Родоначальные магмы второй фазы обогащены водой (более 6 % растворенной H2O) с температурами кристаллизации в интервале 820–716°C. Обе фазы кристаллизовались при фугитивности кислорода между буферами NNO и NNO +1. По геобарометрическим рассчетам (аллюминий-в-амфиболе) породы кристаллизовались на верхнекоровом уровне (1.7–2.4 кбар). Максимальные оценки давлений получены по бурым ядрам амфиболов из пород второй фазы и реликтовых амфиболов из мафических ксенолитов (до 7.8 кбар). Оценены Rb-Sr возраста монофракций минералов и валовых составов пород: 202118 млн лет (фаза-1) и 199418 млн лет (фаза-2). Выводы: Два родоначальных расплава (фазы) высокомагнезиальных пород Новомеловатского плутона кристаллизовались при одинаковой фугитивности кислорода, но с разными температурами и содержанием воды на верхнекоровом уровне. Бурые амфиболы унаследованы из мафитультрамафитового нижнекорового источника. Rb-Sr изохроны интерпретируются как результат вторичной перекристаллизации пород плутона за счет реактивации литосферы под действием удаленных напряжений.
Скачивания
Литература
2. Martin H., Smithies R.H., Rapp R., Moyen J. F., Champion D. An overview of adakite, TTG, and sanukitoid: relationships and some implications for crustal evolution. Lithos, 2005, vol. 79 (1–2), pp. 1–24.
3. Rapp R. P., Norman M. D., Laporte D., Yaxley G. M., Martin H., Foley S. F. 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., 2010, vol. 51 (6), pp. 1237–1266.
4. Smithies R. H. and Champion D. C. The Archaean high-Mg diorite suite: links to Tonalite–Trondhjemite–Granodiorite magmatism and implications for early Archaean crustal growth. J. Petrol., 2000, vol. 41 (12), pp. 1653–1671.
5. Chiaradia M., Muntener O., Beate B. Quaternary Sanukitoid-like Andesites Generated by Intracrustal Processes (Chacana Caldera Complex, Ecuador): Implications for Archean Sanukitoids. J. Petrol., 2014, vol. 55(4), pp. 769–802.
6. Stevenson R., Henry P., Gariépy C. Assimilation-fractional crystallization origin of Archaean sanukitoid suites: Western Superior Province, Canada. Precambrian Res., 1999, vol. 96, pp. 83–99.
7. Oliveira M. A., Dall’Agnol R., Scaillet B. Petrological Constraints on Crystallization Conditions of Mesoarchean Sanukitoid Rocks, Southeastern Amazonian Craton, Brazil. J. Petrol., 2010, vol. 51 (10), pp. 2121–2148.
8. Terentiev R. A., Skryabin V. Yu., Santosh M. U–Pb zircon geochronology and geochemistry of Paleoproterozoic magmatic suite from East Sarmatian Orogen: tectonic implications on Columbia supercontinent. Precambrian Res., 2016, vol. 273, pp. 165–184.
9. Savko K. A., Samsonov A. V., Larionov A. N., Larionova Ju. O., Bazikov N. S. Paleoproterozojskie granity A- i S-tipa vostoka Voronezhskogo kristallicheskogo massiva: geohronologija, petrogenezis i tektonicheskaja obstanovka formirovannija [Paleoproterozoic A- and S-granites in the eastern Voronezh Crystalline Massif: geochronology, petrogenesis, and tectonic setting of origin]. Petrologija ‒ Petrology, 2014, vol. 22 (3), pp. 205–233 (In Russ.)
10. Terent'ev R. A. Priroda ksenolitov iz Novomelovatskoj intruzii Voronezhskogo kristallicheskogo massiva [Nature of xenoliths from Novaya Melovatka intrusion, Voronezh crystalline massif]. Geohimija ‒ Geochemistry International, 2015, vol. 53 (12), pp. 1028– 1051 (In Russ.)
11. Middlemost E. A. K. Naming materials in the magma/igneous rock system. Earth-Science Reviews, 1994, vol. 37, pp. 215−224.
12. Terentiev R. A., Santosh M. Post-collisional high-Mg granitoids from the Paleoproterozoic East Sarmatian Orogen (East European Craton): evidence for crust-mantle interaction. Lithos, 2017, vol. 274–275, pp. 271–290.
13. Leake B. E., Woolley A. R., Arps C.E.S., Birch W. D., Gilbert M. C., Grice J. D., Hawthorne F. C., Kato A., Kirsh H.J., Krivovichev V. G., Linthout K., Laird J., Mandarino J. A., Maresch W. V., Nickel E. H., Rock N.M.S., Schumacher J. C., Smith D. C., Stephenson N.C.N., Ungaretti L., Whittaker E.J.W., Youzhi G. Nomenclature of amphiboles: report of the Subcommittee on Amphiboles of the International Mineralogical Association, Commission on New Minerals and Mineral names. Can. Mineral., 1997, vol. 35, pp. 219–246.
14. Poldervaart A., Hess H. H. Pyroxenes in the crystallization of basaltic magma. J. Geol., 1951, vol. 59(5), pp. 472–489.
15. Foster M. D. Interpretation of the Composition of Trioctahedral Micas. U.S.G.S. Prof. Paper., 1960, vol. 354B, pp. 1–49.
16. Speer J. A. Micas in igneous rocks / Bailey S.W. (ed) Micas. Rev. Mineral., 1984, vol. 13, pp. 299–356.
17. Hammarstrom J. M., Zen E. Aluminum in hornblende: An empirical igneous geobarometer. Am. Mineral., 1986, vol. 71, pp. 1297–1313.
18. Anderson J. L.,Smith D. R. The effects of temperature and fO2 on the Al-in-hornblende barometer. Am. Mineral., 1995, vol. 80, pp. 549–559.
19. Janoušek V., Braithwaite C. J. R., Bowes D. R., Gerdes A. Magma-mixing in the genesis of Hercynian calc-alkaline granitoids: an integrated petrographic and geochemical study of the Sázava intrusion, Central Bohemian Pluton, Czech Republic. Lithos, 2004, vol. 78, pp. 67–99.
20. Tiepolo M., Langone A., Morishita, T. Yuhara M. On the recycling of amphibole-rich ultramafic intrusive rocks in the Arc Crust: Evidence from Shikanoshima Island (Kyushu, Japan). J. Petrol., 2012, vol. 53 (6), pp. 1255–1285.
21. Lindsley D. H. Pyroxene thermometry. Am. Mineral., 1983, vol. 68, pp. 477–493.
22. Putirka K. Thermometers and Barometers for Volcanic Systems. Putirka K. Tepley F. (eds.) Minerals, Inclusions and Volcanic Processes, Reviews in Mineralogy and Geochemistry, Mineralogical Soc. Am., 2008, vol. 69, pp. 61–120.
23. Harrison T. M. and Watson E. B. The behaviour of apatite during crustal anatexis: equilibrium and kinetic considerations. Geochim. Cosmochim. Acta., 1984, vol. 48, pp. 1467–1477.
24. Watson E. B. and Harrison T.M. Zircon saturation revisited: temperature and composition effects in a variety of crustal magma types. Earth Plan. Sci. Lett., 1983, vol. 64, pp. 295–304.
25. Holland T., Blundy J. Non-ideal interactions in calcic amphiboles and their bearing on amphibole-plagioclase thermometry. Contrib. Mineral. Petrol., 1994, vol. 116, pp. 433–447.
26. Johannes W., Holtz F. Petrogenesis and Experimental Petrology of Granitic Rocks. Springer, Berlin, 1996.
27. Scaillet B., Evans B. W. The June 15, 1991, eruption of Mount Pinatubo: I. Phase equilibria and pre-eruption P–T–fO2–fH2O conditions of the dacite magma. J. Petrol., 1999, vol. 40, pp. 381–411.
28. Miller C. F., McDowell S. M., Mapes R. W. Hot and cold granites? Implications of zircon saturation temperatures and preservation of inheritance. Geology, 2003, vol. 31, pp. 529–532.
29. Hoskin, P. W. O., Kinny P. D., Wyborn D., Chappell B. W. Identifying accessory mineral saturation during differentiation in granitoid magmas: an integral approach. J. Petrol., 2000, vol. 41, pp. 1365–1396.
30. Bogaerts, M., Scaillet B., Auwera J. V. Phase equilibria of the Lyngdal granodiorite (Norway): implications for the origin of metaluminous ferroan granitoids. J. Petrol., 2006, vol. 47, pp. 2405–2431.
31. Ishihara S. The redox state of granitoids relative to tectonic setting and earth history: The magnetite–ilmenite series 30 years later. Earth and Environmental Science Transactions of The Royal Society of Edinburgh, 2004, vol. 95, pp. 23–33.
32. Shimizu M. The Tokuwa Batholith, Central Japan – An Example of Occurrenceof Ilmenite-series and Magnetite-series Granitoids in a Batholith. University Museum, University of Tokyo Bulletin, 1986, vol. 28, 143 p.
33. Terentiev R. A., Santosh M. High magnesian granitoids in the Precambrian continental crust: implication for the continuum between ferro-potassic and magnesio-potassic rock suites. Lithos, 2018, vol. 314–315, pp. 669–682.
34. 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, vol. 160, pp. 45–66.
35. Zimmer M. M., Plank T., Hauri E. H., Yogodzinski G. M., Stelling P., Larsen J., Singer B., Jicha B., Mandeville C., Nye C. J. The Role of Water in Generating the Calc-alkaline Trend: New Volatile Data for Aleutian Magmas and a New Tholeiitic Index. J. Petrol., 2010, vol. 51, pp. 2411–2444.
36. Shherbak N. P., Artemenko G. V., Lesnaja I. M., Ponomarenko A. N., Shumljanskij L. V. Geohronologija rannego dokembrija Ukrainskogo shhita. Proterozoj [Geochronology of early Precambrian of the Ukrainian Shield. Paleoproterozoic]. Kiev: Nauk. Dumka publ., 2008, 240 p. (In Russ.)
37. Vandenburg E. D., Nebel O., Cawood P. A., Smithies R. H., Capitanio F. A., Miller L. A., Millet M.-A., Bruand E., Moyen J.-F., Wang X., Raveggi M., Jacobsen Y. The stability of cratons is controlled by lithospheric thickness, as evidenced by Rb-Sr overprint ages in granitoids // Earth and Planetary Science Letters, 2023, V. 621. DOI