Состав минералов и генезис полосчатых габброидов Калбакдагского ультрамафит-мафитового массива (центральная Тува)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

СОСТАВ МИНЕРАЛОВ И ГЕНЕЗИС ПОЛОСЧАТЫХ ГАББРОИДОВ КАЛБАКДАГСКОГО УЛЬТРАМАФИТ-МАФИТОВОГО МАССИВА (ЦЕНТРАЛЬНАЯ ТУВА)

Ч.К. Ойдуп, Ф.П. Леснов, А.А. Монгуш

Кызыл, Н, Новосибирск

Аннотация

химический минерал габбронорит калбакдагский

Представлены результаты детальных исследований химического состава главных (оливин, ортопироксен, клинопироксен, плагиоклаз, амфибол) и второстепенных (скаполит, магнетит, ильменит) минералов из бороздовой пробы оливинового габбронорита Калбакдагского массива. Габброиды данного массива кристаллизовались, вероятно, в процессе восходящего движения мафитового расплава, который представлял собой структурированную суспензию. Последняя состояла из перемешивающихся и приобретающих струйчатое расположение вкрапленников оливина, ортопироксена, клинопироксена и плагиоклаза, погруженных в основную массу, состоящую из субпараллельно ориентированных длинными осями и «обтекающих» порфировидные вкрапленники лейст плагиоклаза и благодаря этому имеющую трахитоидную текстуру. Следствием перемешивания порфировидных вкрапленников в процессе восходящего движения расплавасуспензии стало то, что в находящихся в непосредственной близости друг от друга вкрапленниках пироксена не выявлены свидетельства их химического равновесия, т.е. согласованности их составов. Полосчатые текстуры габброидов Калбакдагского массива являются, скорее всего, следствием позднемагматических процессов, не связанных с внутрикамерной кристаллизационно-гравитационной дифференциацией мафитового расплава.

Ключевые слова: ультрамафит-мафитовый массив, коэффициент распределения, габбронорит, офиолиты, габброиды, минералогия, петрография, Тува.

Введение

На территории Тувы широко распространены ультрамафит-мафитовые массивы раннепалеозойского возраста. Эти массивы, породы которых часто имеют полосчатую текстуру, как предполагалось, являются расслоенными, т.е. образованными в результате внутрикамерной кристаллизационно-гравитационной дифференциации мафитовых расплавов [Поляков, Богнибов, 1979; Поляков и др., 1984]. Вместе с тем механизмы формирования массивов этого магматического комплекса продолжают оставаться предметом дискуссий, в том числе из-за дефицита представительных аналитических данных о химическом составе минералов из слагающих их пород [Леснов и др., 2019а, в печати].

С целью несколько сузить рамки этих дискуссий авторами были выполнены достаточно детальные исследования химического состава главных и некоторых второстепенных минералов из полосчатых габброидов на примере Калбакдагского массива. Аналитические исследования проведены в ЦКП МИИ ИГМ СО РАН (г. Новосибирск) на автоматизированном рентгеновском микроанализаторе ШОЬ ЖА-8100, аналитик - канд. геол.-минерал. наук В.Н. Королюк. Микрофотографии выполнены с использованием оптического микроскопа Бкоре А1 и фотоаппарата Сапоп.

Геологическая позиция и строение массива

Калбакдагский ультрамафит-мафитовый массив расположен в 30 км к востоку от г. Кызыл на левобережье р. Каа-Хем, в Ондумской подзоне Таннуольско-Хамсаринской зоны ранних каледонид Тувы. На южном фланге Калбакдагский массив прорывает осадочно-вулканогенную верхневендско-нижнекембрийскую толщу эффузивов риолитового, дацитового, андезитового и базальтового состава, кислых туфов, известняков, яшмоидов, кремнистых сланцев (рис. 1) [Геологическая.., 1983; Бухаров, 1981, 1983]. К северу от массива обнажаются существенно плагиоклазовые граниты раннеордовикского (474 ± 4,5 млн лет) чарашского плагиогранитного комплекса [Дистанова, 1981; Ковалев и др., 1997; Ковалев, Кужугет, Монгуш, 1999; Руднев и др., 2006]. По результатам И-РЬ датировки цирконов из амфиболизированного габбро в рамках геологического доизучения масштаба 1:200 000 возраст Калбакдагского массива составил 486 ± 6,4 млн лет [Колямкин, Красноярскгеолсъемка, 2015].

Данный массив относится к мажалыкскому комплексу, в состав которого входит ряд других подобных ему существенно габброидных интрузивов [Поляков, Богнибов, 1979; Поляков и др., 1984; Руднев и др., 2006]. Возраст петротипного Мажалыкского ультрамафит-мафитового массива, по данным И-РЬ метода по циркону, составляет 478 ± 1,4 млн лет [Сальникова и др., 2004], Ar-Ar метода по амфиболу - 484 ± 2,3 млн лет [Бородина, Егорова, Изох, 2004].

В рельефе этот массив выражен в виде удлиненного в восток-северо-восточном направлении небольшого отдельного хребта (рис. 2). Его тело, имеющее линзовидную в плане форму, обнажается на площади около 9 км2.

Массив сложен мезо-, лейкои меланократовыми оливиновыми и безоливиновыми габброноритами и габбро, а также подчиненными им плагиоклазсодержащими перидотитами и клинопироксенитами. Мощная зона плагиоперидотитов, включающая небольшие линзообразные участки габбро и габброноритов, вскрыта в северо-восточной части массива.

Рис. 1 Схема геологического строения Калбакдагского ультрамафит-мафитового массива [Поляков и др., 1984] гранитоиды раннего палеозоя; 2-7 - породы слоистой серии массива: 2 - лейкои мезократовые оливиновые и безоливиновые габбро и габбронориты, 3 - меланократовые разновидности тех же пород, 4 - плагиовебстериты, 5 - плагиоперидотиты и оливин-плагиоклазовые пироксениты, 6 - габбро амфиболизированные, 7 - окварцованные разновидности габброидов; 8 - ороговикованные вмещающие породы; 9 - осадочно-вулканогенная верхневендско-нижнекембрийская толща; 10 - разломы; элементы залегания полосчатости и трахитоидности пород

Fig. 1 The geological structure of the Kalbakdag ultramafic-mafic massif [Polyakov et al., 1984] 1 - Early Paleozoic granitoids; 2-7 - rocks of the layered series of the massif: 2 - leucoand mesocratic olivine and olivine-free gabbros and gabbronorites, 3 - melanocratic varieties of the same rocks, 4 - plagioclase-bearing websterites; 5 - plagioclase-bearing peridotites and olivine-plagioclase pyroxenites; 6 - amphibolized gabbro, 7 - silicified varieties of gabbroids; 8 - keratinized enclosing rocks; 9 - Upper Vendian and Early Cambrian sedimentary-volcanogenic strata; 10 - faults; 11 - elements of occurrence of banding and trachitoid rocks

Рис. 2 Рельеф района Калбакдагского массива Белым квадратом показано место отбора бороздовой пробы оливинового габбронорита К-

Fig. 2 The relief of the Kalbakdag massif array The white square shows the site of the K-1 trench sample of olivine gabbronorite

По результатам структурного картирования массива с учетом элементов залегания полосчатости пород установлено, что он имеет концентрическизональное строение (см. рис. 1) [Поляков и др., 1984].

Результаты исследований

В данной работе представлены результаты детального изучения полосчатого оливинового габбронорита из штуфной бороздовой пробы К-1, отобранной из коренного обнажения с применением алмазной пилы «болгарки».

Обнажение расположено в центральной части массива вблизи вершины горы Калбак-Даг (51°33^|74¹¹ с.ш.; 94°56^|47.15" в.д., высота над уровнем моря - 1 747 м) (рис. 3, 4).

Рис. 3 Отбор штуфной бороздовой пробы К-1 из коренного обнажения полосчатого оливинового габбронорита с применением алмазной пилы «болгарки» Fig. 3 Sampling of the K-1 trench sample from the native exposure
of banded olivine gabbronorite using a diamond saw

Рис. 4 Параллельно-полосчатая текстура оливинового габбронорита (бороздовая проба К-1) Fig. 4 Parallel-banded composition of olivine gabbronorite, К-1 trench sample

Количественно-минеральный состав габброидов гиоклаза и клинопироксена, в меньшей мере - оливина массива, сложенных преобладающими зернами плаи ортопироксена, единичными зернами биотита, а так-

К югу плагиоверлиты постепенно сменяются оливиновыми меланогаббро, которые, в свою очередь, сменяются габброноритами и габбро, слагающими южный фланг массива. В центральной части массива в районе вершины горы Калбаг-Даг преобладают лейкои мезократовые габбро и габбронориты и подчиненные им оливиновые разновидности этих пород. В западной части массива обнажены чередующиеся полосовидные обособления плагиоклазовых верлитов, оливиновых и безоливиновых габбро и габброноритов различной меланократовости [Монгуш, 2002]. Габброиды массива обычно имеют среднезернистую структуру и массивную текстуру. Иногда габброиды имеют полосчатую текстуру, обусловленную «струйчатым» распределением зерен темноцветных минералов и плагиоклаза. же акцессорными выделениями магнетита, ильменита и некоторых других фаз, подвержен значительным вариациям. При микроскопическом изучении габбронорита из пробы К-1 наблюдались порфировидные вкрапленники оливина, пироксенов и более редких плагиоклазов и амфиболов, которые погружены в основную массу, состоящую, главным образом, из лейст плагиоклаза и имеющую трахитоидную текстуру (рис. 5, 6).

Рис. 5 Микрофотография оливинового габбронорита из бороздовой пробы К-1

Порода имеет порфировидную структуру и трахитоидную текстуру основной массы. Вкрапленники представлены клинопироксеном и плагиоклазом. Основная масса состоит из субпараллельно ориентированных лейст плагиоклаза и редких мелких выделений оливина и клинопироксена. Здесь и на рис. 6 микрофотографии выполнены с использованием оптического микроскопа Бкоре А1 и фотоаппарата Сапоп. Николи - , размер сторон фотографий - 3 мм

Рис. 7 Микрофотография оливинового габбронорита (бороздовая проба К-1), выполненная в режиме обратно рассеянных электронов на рентгеноспектральном микроанализаторе JEOL JXA-8100 Ол - оливин, Опр - ортопироксен, Кпр - клинопироксен, Пл - плагиоклаз, Мт - магнетит Fig. 7. Micrograph of olivine gabbronorite (K-1 trench sample) carried out using a JEOL JXA-8100 X-ray microanalyzer in backscattering electrons Ол - olivine, Опр - orthopyroxene, Кпр - clinopyroxene, Пл - plagioclase, Мт - magnetite

Таблица 1

Химический состав оливинов из оливинового габбронорита (бороздовая проба К-1), мас. % Table 1 The chemical composition of olivine from olivine gabbronorite (K-1 trench sample), wt. %

Рис. 8 Диаграмма сравнения химических составов оливинов, ортопироксенов и клинопироксенов из оливинового габбронорита из бороздовой пробы К-1 (по данным табл. 1-3)

Fig. 8 Comparison diagram of the chemical compositions of olivines, orthopyroxenes, and clinopyroxenes from olivine gabbronorite from the K-1 trench sample in the coordinates of the Si/Fe and Si/Mg parameters (according to the data in Tables 1-3)

Из бороздовой пробы К-1 была изготовлена серия препаратов на эпоксидной смоле, в которых с применением рентеноспектрального микроанализатора ШОЬ ЖА-8100 выполнено более 100 анализов химического состава породообразующих и акцессорных минералов. Остановимся на характеристике состава каждого из минералов.

Оливины представлены ксеноморфными зернами размером 0,5--1,0 мм в количестве от единичных выделений до 20%, часто образующими кулисно расположенные кружевовидные цепочки. В непосредственном контакте с зернами оливина часто находятся ксеноморфные выделения магнетита и образованные при распаде его твердого раствора угловатые зерна ильменита. Мелкие выделения оливина иногда находятся в виде пойкилитовых включений в зернах клинопироксена. Зерна оливина незначительно замещены серпентином. Некоторые из них окружены различной ширины каймами с симплектитовой структурой, состоящими из агрегата серпентина и мелких червеобразных выделений магнетита (рис. 7). Содержание форстеритового минала (Fo) в оливинах изменяется в интервале 56-65% при среднем значении 63 ± 2,3 %, что соответствует гиалосидериту (табл. 1).

В некоторых зернах оливина выявлена оптическая и химическая зональность, выраженная в уменьшении содержания Fo в направлении от ядра (64%) к периферии (56%). Оливины характеризуются очень низким содержанием примесей NiO и CaO. Зависимость между значениями параметров Mg/Fe в оливинах и клинопироксенах не обнаружена (рис. 8, а). Кроме того, оливинам свойственны очень ограниченные вариации значений параметров Si/Mg и Si/Fe (рис. 9).

Рис. 9 Диаграммы в координатах химических параметров Si/Mg и Si/Fe (формульные единицы) оливинов, ортопироксенов, клинопироксенов из оливинового габбронорита (бороздовая проба К-1)

Fig. 9 Diagram coordinates of the chemical parameters Si/Mg and Si/Fe (formula units) of olivines, orthopyroxenes, clinopyroxenes from olivine gabbronorite (K-1 trench sample)

Плагиоклазы в исследованном оливиновом габбронорите представлены тремя морфолого-генетическими разновидностями: а) редкими пойкилитовыми включениями в зернах клинопироксена и оливина; б) короткопризматическими порфировидными вкрапленниками (до 5%); в) многочисленными удлиненно-призматическими лейстами, слагающими основную массу породы (10--90%). Пойкилитовые включения плагиоклаза размером 0,03--0,4 мм, имеют неправильную субизометричную или удлиненнопризматическую форму. В порфировидных вкрапленниках оптическая зональность обычно не наблюдается. Субпараллельно ориентированные лейсты плагиоклаза, «обтекая» порфировидные вкрапленники пироксенов и плагиоклаза, обусловливают трахитоидную текстуру породы (см. рис. 5). При этом названные морфолого-генетические разновидности плагиоклазов почти не отличаются по среднему содержанию анортитового минала. В пойкилитовых включениях (7 анализов) оно составляет 84±2,4%, в порфировидных вкрапленниках (34 анализа) - 84 ± 2,9%, в лейстах - 85 ± 5,9%. По общей выборке, состоящей из 54 анализов плагиоклазов, содержание анортитового минала варьирует в интервале 77-95% при среднем значении 84 ± 3,7%, т.е. в большинстве случаев минерал представлен битовнитом (табл. 2). По общей выборке анализов плагиоклаза выявлена прямая зависимость между значениями параметров ББСа и Б1/Л1 (рис. 10, а). При этом какая-либо зависимость между значениями параметра ББСа в плагиоклазах и клинопироксенах отсутствует (рис. 10, Ь). Содержание примеси БеО в пределах общей выборки анализов плагиоклазов находится в интервале 0,18-0,47 мас. % при среднем значении 0,26 ± 0,07 мас. %, при этом в единичных лейстах оно составило 0,59 мас. %.

Рис. 10 Диаграммы химических составов плагиоклазов и клинопироксенов из оливинового габбронорита из бороздовой пробы К-1 в координатах параметров 8і/Са и 8І/Л1 (по данным табл. 2 и 3) Fig. 10. The diagrams of the chemical compositions of plagioclases and clinopyroxenes from K-1 trench sample olivine gabbronorite in the coordinates of the Si/Ca and Si/Al parameters (according to the data in Tables 2 and 3)

Таблица 2

Химический состав плагиоклазов из оливинового габбронорита (бороздовая проба К-1), мас. % Table 2The chemical composition of plagioclase from olivine gabbronorite (K-1 trench sample), wt. %