Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Sr и Rb как индикаторы эволюции кислых щелочных расплавов (о. Пантеллерия, Италия) в свете данных по изучению расплавных включений

Соловова И.П., Гирнис А.В.

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва, Россия

solovova@igem.ru

Остров Пантеллерия, расположенный между Сицилией и Тунисом в Средиземноморье, сложен бимодальной базальт-пантеллеритовой вулканической ассоциацией. Выявлены до- и послекальдерная стадии вулканической активности. Кислые породы слагают купола, дайки, потоки и варьируют по составу от трахитов до пантеллеритов. Возраст вулканитов докальдерной стадии укладывается в интервал 220 – 100 тыс. лет.

Генезис щелочных кислых пород острова рассматривается с позиций двух моделей: 1) их образование в результате кристаллизационной дифференциации мафических магм (Civette et al., 1998) и 2)  за счет частичного плавления щелочных габброидных кумулятов (Mahood et al., 1990) и процесса контаминации магм коровым веществом и/или морскими осадками (Civette et al., 1998), приводящего к формированию трахитовых расплавов с последующей их дифференциацией до пантеллеритовых магм. При этом все исследователи сходятся в едином мнении, что трахиты и пантеллериты генетически связаны между собой только процессом кристаллизационной дифференциации. Изучение расплавных включений во вкрапленниках клинопироксена (Срх), оливина (Fa) и щелочного полевого шпата (анортоклаза, Anor) в сочетании с  петрографическими исследованиями позволили получить дополнительную информацию по этому вопросу. Предварительные результаты наших исследований сводятся к следующему.

Трахиты и пантеллериты содержат вкрапленники Anor, ядра которых часто резорбированы. Срх диопсид-геденбергитового состава, помимо гломеропорфировых срастаний с ильменитом и фаялитом,  в изобилии встречается в виде оплавленных реликтов внутри вкрапленников Anor. Ильменит и магнетит либо образуют вкрапленники, либо связаны реакционными взаимоотношениями.

Температура гомогенизации расплавных включений в реликтовых зернах Срх и Fa и резорбированных участках Anor варьирует в пределах 1055–1120^оС. В краевых зонах и в чистых призмах Anor, а также во вкрапленниках Срх она заметно ниже – 1020-980^оС. Признаки оплавления ранней минеральной ассоциации Срх+Fa+Anor, высокие температуры и  реакционные взаимоотношения ильменита и магнетита могут свидетельствовать о повторном прогреве частично закристаллизованной магмы.

Содержания главных компонентов в расплавах кислых вулканитов колеблются в пределах (мас.%): SiO₂ – 61-77, TiO₂ – 0.15-1.7, Al₂O₃ – 5-19, FeO – 1.1-13, MgO – 0.01-1.3, CaO – 0.05-3.3, Na₂O – 2.7-6.4, K₂O – 3-5.5, ZrO₂ – 0.01-1.4, Cl – 0.03-1.2, F – 0–1.12. Агпаитность расплавов включений [(Na+K)/Al)]: в Anor трахтитов - 0.50-2.4 и в Срх – 0.45-0.9, в Anor пантеллеритов  - 0.5-5.5 и в Срх – 0.58-1.2. Расплавы включений в Срх и Fa содержат повышенные по сравнению с таковыми в Anor концентрации Н₂О (до 1.5 против 0.1-0.5 мас.%, соответственно), которая положительно коррелирует с F (рис. 1). Из диаграммы следует, что расплавы в Anor более сухие, что фиксирует, по-видимому, один из этапов эволюции магмы в момент ее дегазации при декомпрессии. Присутствие флюидных включений, сингенетичных расплавным включениям, подтверждает это предположение.

Рис. 1. Вариации концентрации Н₂О в зависимости от F в расплавах включений во вкрапленниках Cpx и анортоклаза. 1-Срх и 2- Anor трахитов, 3-Срх и 4- Anor пантеллеритов.

Рис. 2. Распределение редких элементов, нормированных к примитивной мантии, в расплавах включений в Срх и Anor трахитов и пантеллеритов.

Сходное распределение редких элементов в расплавах включений в Срх и Anor трахитов и пантеллеритов позволяет предположить единый  для них магматический источник (рис. 2). На бинарных диаграммах Nb- Zr, Hf, Th расплавы ложатся на  единые тренды. Однако ковариации Nb с REE элементами, начиная с Nd, выявляют существенные различия в поведении трахитовых и пантеллеритовых магм.  Наиболее отчетливо они  проявляются при рассмотрении поведения Sr (и, отчасти, Ba) в зависимости от Rb или Rb/Sr отношения (рис. 3).

Рис. 3. Графики зависимости Sr–Rb (а) и Sr-Rb/Sr (б). Две группы исходных кислых расплавов во включениях в Срх (черные символы) и Anor (белые символы) трахитов (треугольники) и пантеллеритов (кружки), с высоким и низким Sr. Серые поля на графике (а) – валовые составы пород. На врезке (а) – Sr – 0-80 ppm.

Как видно на диаграммах, расплавы включений образуют 2 дискретные группы. В Срх и Fa трахитов и пантеллеритов (рис. 3а) они характеризуются минимальным Sr (3-100 ppm). Сюда же попадают расплавы в  Anor пантеллеритов. Даже в пределах низкостронциевой группы расплавы включений в Срх трахитов попадают в подгруппу с крайне низким Rb/Sr отношением (рис. 3б). Расплавы из Anor трахитов, обычно рассматриваемые в качестве исходных для пантеллеритовых магм, располагаются на едином тренде в области повышенной концентрации Sr (100–до 400 ppm). Образование таких расплавов в ходе только кристаллизационной дифференциации, с выделением  щелочного полевого шпата,  не согласуется с высоким значением KdSr  в паре Anor/расплав (до 6), которое растет с падением температуры (рис. 3а, показано стрелкой).          Можно предложить,  по крайней мере, 2 варианта развития процесса. 1. Ликвидусной фазой после вторично прогретого, частично закристаллизованного в промежуточной камере расплава, являлся щелочной полевой шпат с относительно низким значением KdSr, а не Fa и Срх, как было показано экспериментально (Scaillet, Macdonald, 2003). 2. Выделение  Срх+Fa+Ilm минеральной ассоциации, обедненной Sr, компенсировало удаление Sr из расплава при кристаллизации Anor.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, ОНЗ и Ведущей научной школы

Литература:

Civette L., D’Antonio M., Orsi G. et al. The geochemistry of volcanic rock from Pantelleria island, Sicily channel: petrogenesis and characteristics of the mantle source region. J. Petrol. 1998. V. 39. P. 1453-1491.

Mahood G. A., Stimac J. A. Trace-element partitioning in pantellerites and trachytes. Geochim. Cosmochim. Acta. 1990. V.54. P. 2257–2276.

Scaillet B., Macdonald R. Experimental Constraints on the Relationships between Peralkaline Rhyolites of the Kenya Rift Valley. J. Petrol. 2003. V. 44. P. 1867-1894.