Геохимия амфиболитов, ассоциирующих с офиолитовыми массивами Урала (на примере Рай-Иза и Среднего Крака) как ключ к пониманию проблемы их происхождения
Аннотация
Введение: амфиболиты часто залегают в обрамлении офиолитовых массивов, однако их взаимосвязь не всегда однозначна. С целью выяснения их источника и условий формирования проведены минералого-геохимические исследования амфиболитов кэршорского (Полярный Урал) и сухолядского (Южный Урал) комплексов, приуроченных к офиолитовым массивам Рай-Из и Средний Крака соответственно.
Методика: петрографические и минералогические исследования проведены с помощью оптической (Альтами Полар 3) и сканирующей электронной (Tescan Vega Compact) микроскопии. Химический состав пород изучен при помощи рентгенофлуоресцентного анализа (X-Calibur) и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (Agilent 7500cx).
Результаты и обсуждение: для изученных амфиболитов наиболее характерна гнейсовидная текстура и нематогранобластовая структура, а главный минерал амфибол по составу отвечает магнезиогорнблендиту, саданагаиту и паргаситу. Амфиболиты кэршорского комплекса сравнительно однородны по химическому составу (Th и Nb-Ta минимум, Sr-максимум), по данным геотермобарометрии амфибола и плагиоклаза они образовались при T=673–586 °C и P=7.7–4.9 кбар. Амфиболиты сухолядского комплекса образовались при T=776–681 °C и P=4.9–2.6 кбар, они весьма разнообразны по геохимическим особенностям (с Th и Nb-Ta как минимумом, так максимумом, разным характером Eu-аномалии), что позволило предположить гетерогенную природу их протолита.
Выводы: геохимические особенности кэршорских амфиболитов свидетельствуют об их происхождении из базитового субстрата, аналогичного известково-щелочным базальтам островной дуги. Для амфиболитов сухолядского комплекса предложены следующие типы протолитов: 1) известково-щелочные базиты островной дуги, 2) толеитовые базиты островной дуги и 3) вулканогенно-осадочные (туфогенные) породы островной дуги. Совокупность полученных минералого-геохимических данных свидетельствует о том, что изученные амфиболиты могут быть частями офиолитовых ассоциаций надсубдукционного типа.
Скачивания
Литература
2. Savel'eva G. N. Gabbro-ul'trabazitovye kompleksy ofiolitov Urala i ih analogi v sovremennoj okeanicheskoj kore [Gabbro-ultramafic complexes of Ural ophiolites and their analogues in the modern oceanic crust]. Moscow, Nauka publ., 1987, 245 p. (In Russ.)
3. Simonov V. A. Petrogenezis ofiolitov (termobarogeohimicheskie issledovaniya) [Petrogenesis of ophiolites (thermobarogeochemical studies)]. Novosibirsk, OIGGM SO RAN publ., 1993, 247 p. (In Russ.)
4. Bulykin L. D., Chashchuhin I. S. Dunit-verlit-klinopikrosenitovye kompleksy v al'pinotipnyh giperbazitovyh massivah Srednego i Yuzhnogo Urala [Dunite-werlite-clinopicrosenitic complexes in alpine-type ultramafic massifs of the Middle and Southern Urals]. Ezhegodnik publ., 2004, pp. 114–119 (In Russ.)
5. Haldar S. K. Chapter 7 - Metamorphic rocks, Introduction to Mineralogy and Petrology (Second Edition). Elsevier, 2020, pp. 269‒289.
6. Puchkov V. N. Geologiya Urala i Priural'ya (aktual'nye voprosy stratigrafii, tektoniki, geodinamiki i metallogenii) [Geology of the Urals and the Cis-Urals (current issues of stratigraphy, tectonics, geodynamics and metallogeny)] Ufa, Poligraf Servis publ., 2010, 280 p. (In Russ.)
7. Vahrusheva N. V., Shiryaev P. B., Stepanov A. E., Bogdanova A. R. Petrologiya i hromitonosnost' ul'traosnovnogo massiva Raj-Iz (Polyarnyj Ural) [Petrology and chromite content of the Ray-Iz ultramafic massif (Polar Urals)]. Ekaterinburg, IGG UrO RAN publ., 2017, 265 p. (In Russ.)
8. Remizov D. N., Grigor'ev S. I., Petrov S. Yu., Kos'yanov A. O., Nosikov M. V., Sergeev S. A. Novye dannye o vozraste gabbroidov Kershorskogo kompleksa na Polyarnom Urale [New data on the age of gabbroids of the Kershor complex on the Polar Urals]. Doklady Akademii nauk ‒ Reports of the Academy of Sciences, 2010, vol. 434, no. 2, pp. 238‒242 (In Russ.)
9. Shmelev V.R., Mon F.. Priroda i vozrast bazitov ofiolitovogo massiva Raj-Iz (Polyarnyj Ural) [Nature and age of basites of the Ray-Iz ophiolite massif (Polar Urals)]. Doklady Akademii nauk ‒ Reports of the Academy of Sciences, 2013, vol. 451, no. 2, pp. 211‒215 (In Russ.)
10. Ronkin Yu. L., Chashchuhin I. S., Puchkov V. N. Shpinelevye lercolity massiva Severnyj Kraka (Yu. Ural): pervye REE ID-ICP-MS, 87Sr-86Sr i 147Sm-143Nd AL ID-TIMS-izotopnye ogranicheniya [Spinel lherzolites of the Northern Kraka massif (Southern Urals): the first REE ID-ICP-MS, 87Sr-86Sr and 147Sm-143Nd AL ID-TIMS isotope constraints]. Doklady Rossijskoj akademii nauk. Nauki o Zemle ‒ Reports of the Russian Academy of Sciences. Earth Sciences., 2024. vol. 514, no. 1, pp. 77‒88. DOI 10.31857/S2686739724010092. (In Russ.)
11. Krasnobaev A. A., Rusin A. I., Rusin I. A., Busharina S. V. Cirkony, cirkonovaya geohronologiya i voprosy petrogenezisa lercolitovyh massivov Yuzhnogo Urala [Zircons, zircon geochronology and petrogenesis of lherzolite massifs in the Southern Urals]. Geohimiya ‒ Geochemistry, 2011, no. 5. pp. 506‒522 (In Russ.)
12. Savel'ev D. E., Belogub E. V., Zajkov V. V., Snachyov V. I., Kotlyarov V. A., Blinov I. A. Pervye proyavleniya platinometal'noj mineralizacii v ul'tramafitah massiva Srednij Kraka (Yuzhnyj Ural) [First manifestations of platinum-metal mineralization in ultramafites of the Sredniy Kraka massif (Southern Urals)]. Doklady Akademii nauk ‒ Reports of the Academy of Sciences, 2015, vol. 460, no. 5, pp. 566‒569 (In Russ.)
13. Hawthorne F. C., Oberti R., Harlow G. E., Maresh W. V., Martin R. F., Schumacher J. C., Welch M. D. Nomenclature of the amphibole supergroup. American Mineralogist, 2012, vol. 97, pp. 2031–2048.
14. Deer W. A.; Howie R.; Zussman J. An Introduction to the Rock—Forming Minerals, 2nd ed.; Pearson Education Limited: London,UK, 1992, pp. 1–712.
15. Holodnov V. V., Bushlyakov I. I. Galogeny v endogennom rudoobrazovanii [Halogens in endogenous ore formation]. Ekaterinburg, UrO RAN publ., 2002, 394 p. (In Russ.)
16. Middlemost EAK Naming materials in the magma/igneous rock system. Earth-Science Reviews, 1994, vol. 37, pp. 215–24.
17. Miyashiro A. Volcanic Rock Series in Island Arcs and Active Continental Margins. American Journal of Science, 1974, vol. 274, pp. 321‒355.
18. Lyubetskaya T., Korenaga J. Chemical composition of earth’s primitive mantle and its variance. Journal of geophysical research, 2007, vol. 112, pp. 1–21. DOI: https://doi.org/10.1029/2005JB004224
19. Naumov V. B., Kovalenko V. I., Dorofeeva V. A., Girnis A. V., Yarmolyuk V.V. Srednij sostav magmaticheskih rasplavov glavnyh geodinamicheskih obstanovok po dannym izucheniya rasplavnyh vklyuchenij v mineralah i zakalochnyh stekol [Average composition of magmatic melts of the main geodynamic settings according to the study of melt inclusions in minerals and quenched glasses]. Geohimiya ‒ Geochemistry, 2010, no. 12, pp. 1266–1288 (In Russ.)
20. Furnes H., Dilek Y., Guochun Z., Safonova I., Santosh M.. Geochemical characterization of ophiolites in the Alpine-Himalayan Orogenic Belt: Magmatically and tectonically diverse evolution of the Mesozoic Neotethyan oceanic crust. Earth Sci. Rev., 2020, vol. 208, ar. 103258. doi: 10.1016/j.earscirev.2020.103258
21. Snachyov V. I., Savel'ev D. E., Rykus M. V. Petrogeohimicheskie osobennosti porod i rud gabbro-giperbazitovyh massivov Kraka [Petrogeochemical features of rocks and ores of the gabbro-ultramafic massifs of Kraka]. Ufa publ., 2001, 212 p. (In Russ.)
22. Chashchuhin I. S., Ujmin S. G. O redoks-usloviyah stanovleniya ul'tramafitov skladchatyh oblastej (na primere Urala) [On the redox conditions of the formation of ultramafites in folded regions (using the Urals as an example)]. Trudy Instituta geologii i geohimii im. akademika A.N. Zavarickogo [The work of the Research Institute of Geology and Geochemistry academician A.N. Zavaritsky], 1997, no. 144, pp. 86‒89 (In Russ.)
23. Shmelev V. R. Mantijnye ul'trabazity ofiolitovyh kompleksov Polyarnogo Urala: petrogenezis i obstanovka formirovaniya [Mantle ultramafics of ophiolite complexes of the Polar Urals: petrogenesis and formation environment]. Petrologiya ‒ Petrology, 2011, vol. 19, no. 6, pp. 649‒672 (In Russ.)
24. Grigor'ev S. I., Remizov D. N. Kershorskij gabbroidnyj kompleks i problema ofiolitov Polyarnogo Urala [Kershor gabbroic complex and the problem of ophiolites of the Polar Urals]. Magmatizm i metamorfizm v istorii Zemli: materialy soveshhanija [Proceedings of the All-Russian Petrographic Conference: materials of the meeting]. Ekaterinburg, Institut geologii i geohimii UrO RAN publ., 2010, pp. 191‒192 (In Russ.)
25. Bogdanova A. R., Vahrusheva N. V., Shiryaev P. B. Amfibolity ul'tramafitovogo massiva Raj-Iz (Polyarnyj Ural) [Amphibolites of the ultramafic massif Rai-Iz (Polar Urals)]. Metallogeniya drevnih i sovremennyh okeanov ‒ Metallogeny of ancient and modern oceans, 2022, pp. 175–180 (In Russ.)
26. Savel'ev D. E., Snachyov V. I., Romanovskaya M. A. Novye dannye po geohimii porod poloschatogo kompleksa massiva Srednij Kraka (Yuzhnyj Ural) [New data on the geochemistry of rocks of the banded complex of the Middle Kraka massif (Southern Urals)] Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 4: Geologiya ‒ Proceedings of Moscow University. Series 4: Geology, 2000, № 6, pp. 32–40 (In Russ.)
27. Pearce J. A. Immobile elements fingerprinting of ophiolites. Elements, 2014, vol. 10 (2), pp. 101‒108.
28. Harris N. B., Pearce J. A., Tindle A. G. Geochemical characteristics of collision-zone magmatism. J. Geol. Soc.Spec. Publ, 1986, vol. 19, pp. 67–81.
29. Wood D. A. The application of a Th-Hf-Ta diagram to problems of tectonomagmatic classification and to establishing the nature of crustal contamination of basaltic lavas of the British Tertiary volcanic province. Earth and Planetary Science Letters, 1980, vol. 50, pp. 11–30.
30. Simonen A. Stratigraphy and sedimentation of the Svecofennidic, early Archean supracrustal rocks in southwestern Finland. Bulletin de la Commission Géologique de Finlande, 1953, vol. 160, 64 p.
31. Leake B. E. The chemical distinction between ortho- and para-amphibolites. J. Petrol, 1964, vol. 5, pp. 238–254.
32. Liao Y., Wei C., Rehman H. U. Titanium in calcium amphibole: Behavior and thermometry. American Mineralogist, 2021, vol. 106 (2), pp. 180–191. https://doi.org/10.2138/am-2020-7409
33. Schmidt M. W. Amphibole Composition in Tonalite as a Function of Pressure: An Experimental Calibration of the Al-in-Hornblende Barometer. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1992, vol. 110, pp. 304‒310. https://doi.org/10.1007/BF00310745
34. Yardley B. W. An introduction to metamorphic petrology. Longman Earth Sci. Series, 1989, 248 p.











