Бураковско-Аганозёрский расслоенный массив Заонежья

Категория реферата: Рефераты по геологии
Теги реферата: реферат влияние, отчет по практике
Добавил(а) на сайт: Павел.

Присутствие магнетита в верхних частях разреза позволяет предполагать "умеренно окислительные" условия формирования последовательности пород, которые отвечают небольшому окислению железа в расплаве (10-15 отн.%) и характеризуются интервалом буферных равновесий примерно от QFM-1 до QFM [30]. Такая неопределенность оценки летучести кислорода незначительно сказывается на составе модельного оливина и приводит к погрешностям не выше 0.5 мол.% Fo [2]. При проведении вычислений значения fO2 задавались в соответствии с буферным равновесием вюстит-магнетит (WM), которое близко к нижнему пределу вероятного диапазона редокс-условий.

Отсутствие гидроксил-содержащих минералов даже в поздних кумулятивных парагензисах [1] указывает на то, что с ранних до заключительных стадий накопления кумулата исходный расплав был недосыщен по содержанию H2O. Вместе с тем о наличии некоторого количества воды в системе свидетельствует присутствие магматических амфиболов и слюд в мезостазисе. Грубую оценку для максимально возможного содержания воды в исходной жидкости можно получить, если принять, что верхние наиболее дифференцированные породы разреза отвечают ~ 80% кристаллизации исходной магмы. Это отвечает пятикратному накоплению H2O в продуктах поздних стадий дифференциации. В случае насыщения остаточной магмы водой при Р=6 кбар содержание H2O в конечном (предположительно "андезито-базальтовом") расплаве составляло бы 8-10 мас.%. Это означает, при отсутствии признаков насыщения водой конечных продуктов содержание H2O в исходном расплаве не могло превышать 1.6-2.0 мас.%. По нашим оценкам на основе экспериментальных данных такие содержания воды приводят к понижению ликвидусной температуры оливина примерно на 30-40С [31]. Таким образом, масштабы этого эффекта не сильно выходят за пределы точности ЭВМ-модели КОМАГМАТ, что оправдывает последующие расчеты ликвидусных полей для оливина в сухих условиях.

Выбор образцов. Краевая группа плутона характеризуется широким набором дифференциатов и, как следствие, большим диапазоном вариаций содержаний петрогенных компонентов. Распределение главных породообразующих элементов в породах Краевой группы приведено на Рис. 6. На серии графиков представлены составы пород группы, вскрытых как на Аганозёрском, так и на Шалозёрском блоках. Для целей геохимической -термометрии главный интерес представляют дуниты и пойкилитовые перидотиты как наименее дифференцированные. Эти породы содержат от 25 до 45 мас.% MgO и при близких значениях магнезиальности характеризуются значительным разбросом содержаний FeO, CaO и SiO2. Вероятно это связано с неизохимичностью процессов серпентинизации. Поэтому для термометрических расчётов следует выбирать образцы с наименьшими вторичными изменениями: такие породы вскрыты глубокими скважинами 20 и 67. Для последующих вычислений были отобраны 9 составов (Табл.1, ан. 1-9), представляющих 4 образца из скв.20 и 5 образцов из скв. 67. Характерно, что на графиках (Рис. 6) фигуративные точки их составов "выстраиваются" в сублинейные тренды.

По нашему мнению, природа этих трендов не связана с кристаллизационным фракционированием Ol и обусловлена различиями первичных пропорций оливиновых кристаллов и магматической жидкости в кумулатах Краевой группы. Эта ситуация отвечает условиям применимости метода геохимической термометрии, когда валовый состав каждой породы можно выразить как комбинацию комплементарных количеств Ol и исходного расплава при одной и той же температуре (см. выше).

Контроль состава первичного оливина. Если принять, что составы оливина и интеркумулусной жидкости в "наименее дифференцированных" породах Краевой группы отвечают интрателлурическим кристаллам и исходному магматическому расплаву, то имеется возможность оценить (проконтролировать) состав первичного Ol, не привлекая данные микрозондовых анализов или результаты моделирования фазовых равновесий. Этот простой графический подход основан на условии сохранения баланса масс, которое позволяет рассматривать произвольные продукты смешения двух крайних компонентов вдоль линии, соединяющей их составы на вариационных диаграммах. Одним из компонентов является исходный расплав (состав которого заранее не известен), а другим - оливин, в отношении состава которого можно сделать реалистичный прогноз. Этот минерал более чем на 99% сложен MgO, FeO и SiO2 [5], поэтому на графиках содержаний этих компонентов составы стехиометричных оливинов формируют линию, отвечающую переходу от крайнего магнезиального члена (Fo) к железистому (Fa). На Рис. 6 крестиками показан отрезок этой линии, включающий вероятный диапазон составов первичного оливина 80-90 мол.% Fo. Очевидно, что тренд "смешения" и "линия оливина" должны пересекаться в точке, которая отвечает исходному составу Ol, как одного из краевых компонентов.

Для 4-х образцов из скв. 20 (Аганозерский блок) это пересечение указывает на вероятный состав исходного оливина Fo86 0.3. В случае 5-ти образцов из скв. 67 (Шалозерский блок) такой подход дает чуть более магнезиальный состав Fo88 0.6 (погрешности указаны в равномерной метрике). Обе эти оценки близки исходному составу Fo87, который принят на основании микрозондовых данных (см. выше). В дальнейшем, интервал содержаний 87-88 мол.% Fo будет использован в качестве главного критерия поиска температуры и состава исходного магматического расплава по результатам моделирования первичных расплавно-кристаллических равновесий.

Результаты вычислений. Численное моделирование равновесной кристаллизации для 9 выбранных составов (Табл. 1) проводилось в безводных условиях (буферWM, Р=6 кбар) по мере последовательного увеличения закристаллизованности расплава с шагом в 1 мол.%. Расчеты прекращались при содержании 85-90% кристаллов (15-10% "интеркумулусной" жидкости). При этом установлено, что все исследуемые составы имеют сходную последовательность кристаллизации: Ol высоко-Са Px Pl низко-Са Px и близкие температуры "выхода" расплавов на Ol-CPx котектику (1236-1261 С). Изменение фазового состава модельных систем при понижении температуры показано на Рис. 7. По этим данным появление Ol на ликвидусе происходит при 1560-1590оС; CPx начинает выделяться при степени кристаллизации 60-90%. Около 1200оС после раскристаллизации 70-80% расплава к этим минералам "присоединяется" Pl - обр. 20/1627, 67/1050 и 67/1181. Появление низко-Са пироксена отмечено только для одного образца (67/1050).

Тот факт, что расчеты проводились до высоких значений степени закристаллизованности, позволяет проводить сравнение модельных соотношений Ol, CPx и Pl с реальными модальными пропорциями минералов в породах. Как видно из Рис. 7, в шести случаях расчеты дают близкие наблюдаемым соотношения минеральных фаз (прежде всего - Ol и авгита), а для образцов 67/1170, 67/1130 и 67/1181 количество оливина занижается на 10-20 мас.%, что сопоставимо с точностью петрографического анализа. В целом, эти сопоставления показывают, что модель COMAGMAT вполне удовлетворительно предсказывает минеральный состав пород Краевой группы. Заметим также, что стадия кристаллизации, отвечающая переходу системы на Ol-CPx котектику (1236-1261 С), может быть принята за нижнюю (минимальную) оценку вероятной температуры внедрения исходной магмы, которая не была насыщена в отношении клинопироксена.

Эволюция модельного состава оливина. Составы Ol для 9-ти выбранных образцов при модельных температурах ликвидуса 1560-1590оС варьируют в диапазоне 94-95 мол.% Fo, что намного превышает диапазон составов первичного оливина интрателлурических вкрапленников (Fo87-88, см. выше). С другой стороны, появление клинопироксена в кристаллизационной последовательности по результатам расчетов происходит при содержаниях в Ol 86.7-88.2 мол.% Fo. Таким образом можно ожидать, что температура внедрения Бураковской магмы была близка или несколько превышала температуры выхода CPx на котектику с оливином. Более точные оценки могут быть получены при анализе расчетных зависимостей состава Ol от температуры (Рис. 8). На этом рисунке линии эволюции состава оливина приведены для всех 9-ти исходных образцов (Табл. 1), причем верхний предел искусственно ограничен температурой 1450оС. Составы Ol в образцах Аганозёрского блока (залитые символы) дают широкий "веер" траекторий, тогда как образцы Шалозёрского блока (незалитые символы) образуют на графике серию субпараллельных линий. Такая структура модельных траекторий заслуживает специального обсуждения.

Во-первых, отметим, что линии составов "аганозерских" оливинов расположены левее "шалозерских". Это означает, что в условиях одинаковой или близкой температуры внедрения средний состав интрателлурических вкрапленников Ol при заполнении магмой Аганозерской части камеры был менее магнезиальный, чем в Шалозерском блоке. Однако эти различия не велики (порядка 1 мол.% Fo) и могут свидетельствовать о высокой "степени равновесности" исходного парагенезиса оливиновых кристаллов и расплава. В то же время, обращает внимание, что максимальные отклонения для линий 1 и 2 (Рис. 8) коррелируют с максимальными значениями потерь при прокаливании (обр. 20/1546 и 20/1590 в Табл. 1). Это подразумевает возможность вторичных изменений, последствия которых кажутся несущественными при анализе вариационных диаграмм (Рис. 6), но проявляются при попытках моделирования первичных фазовых равновесий. По этой причине результаты расчетов для двух данных образцов из последующего "термометрического" анализа были исключены.

Этот шаг оправдывается и тем обстоятельством, что линии эволюции обр. 20/1546 и 20/1590 демонстрируют крутые, практически вертикальные зависимости состава Ol от температуры. Такой тип трендов характерен для сильно уплотненных кумулатов низкой пористости, имеющих наиболее высокие содержания MgO (Табл. 1); использование подобных температурных зависимостей приводит к большим погрешностям оценки исходной температуры по результатам ЭВМ-моделирования. Расчеты для пород Шалозерского блока дают систему относительно "пологих" эволюционных линий (Рис. 8), которые отражают повышенную пористость первичных кумулатов (долю захваченного расплава - сравните содержания SiO2, TiO2, Al2O3, CaO и щелочей в Табл. 1). Такие траектории дают более надежные и реалистичные оценки температуры.

Таким образом, если принять, что для Аганозерского блока средний "равновесный" состав интрателлурических кристаллов отвечал Fo87, то температура исходного магматического расплава могла варьировать от 1285oС (обр. 20/1627, линия 4 на Рис. 8) до 1321oС (обр. 20/1603, линия 3 на Рис. 8). В этом случае получаем среднюю температуру внедрения "аганозерской" магмы TAGL=1303 18 С. Для Шалозерского блока постулируем исходный состав оливина Fo88 и устанавливаем диапазон возможных температур от 1297oС (обр. 67/1170, линия 8 на Рис. 8) до 1349oС (обр. 67/1130, линия 6 на Рис. 8). Средняя температура внедрения "шалозерской" магмы (по 5-ти образцам) составляет TSHL=1323 26 С. На основании этих оценок можно уверенно утверждать, что исходная магма Бураковско-Аганозерского массива поступала в общую камеру при температуре около или несколько выше 1300оС. Это главный результат, на основании которого можно пытаться оценить общий для интрузива состав родоначального магматического расплава. Что касается различий температуры и среднего состава интрателлурических кристаллов в Аганозерской и Шалозерской части интрузивной камеры, то они могут свидетельствовать о небольших вариациях состава этой исходной жидкости. Результаты, представленные ниже, характеризуют масштабы этих предполагаемых вариаций.

Эволюция модельных расплавов и оценки состава исходной жидкости. Результаты расчета линий эволюции расплава при равновесной кристаллизации оставшихся 7 составов (Аганозерский блок - 2, Шалозерский блок - 5) приведены на Рис. 9. Эти модельные траектории составляют систему субпараллельных линий, которые отражают протяженное поле кристаллизации избыточного оливина и дают представление о погрешности последующих оценок. Мы уже отмечали, что для подобных совокупностей трендов не применима геохимическая термометрия в "классическом исполнении", когда температура первичного равновесия и состав родоначального расплава определяются по области пересечения эволюционных линий [2]. Тем не менее, наличие предварительных оценок температур первичного равновесия Ol - расплав позволяет получить реалистичные концентрационные характеристики исходной жидкости посредством соотнесения ТAGL и ТSHL с рассчитанными температурно-композиционными зависимостями.

Смысл этой операции очевиден из графиков Рис. 9, где присутствуют по две горизонтальные линии: сплошная отвечает вероятной температуре исходной магмы в аганозерской части камеры (ТАGL=1303 C), а пунктирная - в шалозерской (ТSHL=1323 C). При пересечении этих линий с траекториями эволюции состава расплава отсекается интервал концентраций, которые представляют вероятный диапазон содержаний петрогенных оксидов в исходной жидкости. Модельные составы родоначального расплава для каждого блока могут быть получены усреднением составов остаточных жидкостей в установленных концентрационных диапазонах. Рассчитанные таким образом составы исходных расплавов для Аганозёрского (AGL) и Шалозёрского (SHL) блоков приведены в Табл. 2. По большинству петрогенных компоненов полученные оценки практически совпадают.

Оба состава представляют несколько пересыщенные SiO2 магматические расплавы, содержащие ~ 11 мас.% MgO - их можно характеризовать как высокомагнезиальный базальт (AGL) и/или бонинитоподобный андезито-базальт (SHL). Эти названия подчеркивают различия средней кремнеземистости модельных расплавов, которая составляет ~ 3 мас.% SiO2. Другой компонент, для которого получены существенные отличия - СаО (разница около 2 мас.%). Различия концентраций этих компонентов в модельных составах заметно превышают аналитические погрешности силикатного анализа и неопределенности вычислений. Здесь допустимы два объяснения этих расхождений. Первое можно связать с неоднородностью состава родоначального расплава в пределах разных блоков Бураковско-Аганозерского интрузива. С другой стороны, нельзя исключать, что в этих отличиях мы наблюдаем последствия влияния на валовый состав породы процессов метаморфизма, поскольку породы из разных блоков изменены с разной интенсивностью.

В пользу второго предположения свидетельствует тот факт, что одна из двух траекторий пород Аганозеского блока (обр. 20/1627) фактически по всем компонентам примыкает к линиям эволюции для "шалозерских" расплавов (Рис. 9). Поэтому главный вклад в обсуждаемые различия дает присутствие сильно отклоняющейся от основной последовательности траектории обр. 20/1603 (табл. 1). В этом случае приходится признать, что наши попытки минимизировать проявления серпентинизации пород Аганозерского блока не имели успеха и в оценках состава исходного магматического расплава надо больше опираться на данные полученные для пород Шалозерского блока (состав SHL).

Главная | Партнеры | Лучшие рефераты

Обратная связь

Рефераты | Рефераты по геологии | Бураковско-Аганозёрский расслоенный массив Заонежья | страница реферата 3 | Большая Энциклопедия Рефератов от А до Я    Все рефераты, курсовые, дипломы, шпаргалки, сочинения, изложения, решебники, конспекты являются общедоступными    Копирование и размещение в интернете разрешается только при наличии активной индексируемой ссылки на Ahaha.ru

© 2006-2020 «Ahaha.ru»