754

 

В. В. Егорова, А. Э. Изох, Р. А. Шелепаев, В. М. Калугин

Включения крупных одиночных кристаллов пироксенов, амфибола, граната, слюд, полевых шпатов, ильменита, титаномагнетита характерны для щелочных пород различных вулканических провинций земного шара. Существуют различные гипотезы происхождения этих включений. Они рассматриваются как ранние кристаллические фазы, отделившиеся от щелочных базальтовых расплавов при большом давлении на значительной глубине, или как ксенокристы, генетически не связанные с вмещающими базальтоидами, и представляющие собой фрагменты дезагрегированных пород верхней мантии и коры.

В восточной части Азии неоген-четвертичные внутриплитные базальтоиды распространены от Северной Монголии и Тувы до Южного Вьетнама. На всей этой территории базальты слагают обширные поля, среди которых встречаются различной сохранности вулканические аппараты. В Центральной Монголии мегакристовая ассоциация изучена в щелочных базальтоидах Тарятской впадины, принадлежащих к калиевой щелочной вулканической провинции [3]. В ряде работ описаны мегакристы граната, высокоглиноземистых пироксенов, амфибола, флогопита, циркона, корунда, K-Na полевых шпатов выносящихся щелочными базальтоидами вулкана Шаварын-Царам [2, 3]. По составу вмещающие щелочные базальтоиды относятся к нефелиновым и лейцитовым базанитам с высоким содержанием титана, щелочей, фосфора и низким магния [1].

Проявления неоген-четвертичного базальтового внутриплитного вулканизма распространены в центральном и южном Вьетнаме, где базальтовые плато достигают площади в 23 тыс. км² [5]. Большую часть объема базальтовых потоков занимают толеитовые базальты, щелочные породы развиты в подчиненном количестве и представлены базанитами и нефелинитами [5]. Именно в последних найдены глубинные включения пироксенов, граната, K-Na полевых шпатов, циркона и корунда. Нами были исследованы мегакристы клинопироксена, граната и K-Na полевых шпатов из базанитов вулканического поля Дак Нонг (Центральный Вьетнам).

Клинопироксены мегакристовой ассоциации Монголии и Вьетнама по своему составу отвечают высокоглиноземистым авгитам, однако клинопироксены из щелочных базальтоидов Вьетнама более магнезиальные и менее кальциевые (Mg#78-80 ат.%, Wo_32-37), чем мегакристы клинопироксенов вулкана Шаварын-Царам (Mg#69-75 ат.%, Wo_37-47). В то же время, клинопироксены вулкана Шаварын-Царам обогащены TiO₂ (1-1.63 мас.%), Na₂O (2-2.56 мас.%) и Al₂O₃ (8.6-9.24 мас.%) относительно клинопироксенов из щелочных базальтоидов Вьетнама (Na₂O – 1-1.45 , Al₂O₃ – 6.5-7.3 и TiO₂ – 1-1.14 мас.%). При сравнении составов клинопироксенов выявляется зависимость состава клинопироксеновых мегакристов и состава вмещающих базальтоидов. Так, более магнезиальные мегакристы клинопироксена Вьетнама соответствуют и более магнезиальным базальтоидам (Mg#45-46), в то время как более железистые базаниты Монголии (Mg#27) содержат клинопироксены с относительно меньшим содержанием Mg по сравнению с клинопироксенами Вьетнама. Эта зависимость прослеживается и в отношении кальция, натрия и алюминия. Более глиноземистые, натровые и менее кальциевые клинопироксены Шаварын-Царама выносятся базанитами с повышенным содержанием этих элементов относительно базальтоидов Вьетнама. Эти данные свидетельствуют о родственных генетических взаимоотношениях мегакристов клинопироксена и вмещающих базальтоидов.

Определение давления образования клинопироксенов мегакристовой ассоциации Монголии и Вьетнама был проведено с применением клинопироксенового барометра [6] позволяющего определять давление кристаллизации для магматических пород, оперируя только составом моноклинного пироксена. Этот барометр основан на зависимости между давлением, объемом элементарной ячейки и полиэдра М1 в структуре клинопироксена. Нимицом было установлено, что при определенном составе расплава объем ячейки и объем полиэдра М1 линейно уменьшаются по мере увеличения давления [6]. Существующая температурная зависимость распределения железа и магния по позициям М1 и М2 учитывается при расчете математических констант, используемых в уравнении. Метод Нимица основывается на экспериментальных данных по клинопироксенам, кристаллизующимся из различных по составу и содержанию воды расплавов (базаниты, пикритовые базальты, высокоглиноземистые базальты) при давлениях от 0 до 24 кбар и при разных значениях фугитивности кислорода. Для безводных и водонасыщенных магм погрешность составляет не более 1.7 кбар [6]. Давления образования клинопироксенов мегакристовой ассоциации Монголии и Вьетнама, определенные этим методом составляют 14.5-15.5 кбар. Экспериментальные данные показывают возможность образования клинопироксенов близких по составу к мегакристам, кристаллизующихся из расплава природного щелочного оливинового базальта при 14-16 кбар и температуре 1200ºС [3].

Гранаты мегакристовой ассоциации Монголии и Вьетнама по составу отвечают пироп-альмандину. Это малокальциевые (СаО – 5-5.6 мас.%) и богатые титаном пиропы (TiO₂-0.48-0.69 мас.%). Как и в клинопироксенах, в мегакристах граната обнаруживается тесная взаимосвязь составов пиропов и вмещающих базальтоидов. Гранаты Вьетнама также более магнезиальны (Prp_57-67, Alm_20-28, Grs_13-14, Mg#71-77 ат.%), в сравнении с гранатами Монголии (Prp_53-55, Alm_31-33, Grs₁₃, Mg#61-63 ат.%). В мегакристе граната из базальтоидов вулкана Шаварын-Царам нами были обнаружены включения цирконов.

Мегакристы полевых шпатов из щелочных базальтоидов Вьетнама по составу отвечают санидинам (Or_37-38Ab_56-61An_3-5), содержание СаО в них составляет 0.56-0.9 мас.%. Мегакристы K-Na полевых шпатов микроскопически однородны (не имеют пертитов и антипертитов), что свидетельствует об их высокотемпературном генезисе.

В базанитах вулкана Шаварын-Царам включения К-Na полевых шпатов представлены анортоклазами (Or_30-38Ab_57-64An_2-5) и санидинами (Or_41-70Ab_28-55An_2-4). Особенности структуры калинатровых полевых шпатов благоприятны для широких изоморфных замещений, особенно для концентрации в них таких элементов как Rb, Cs, Ba, Sr. По содержанию этих элементов калинатровые полевые шпаты вулкана Шаварын-Царам делятся на две группы. Первая – с высоким содержаниями Rb, Cs, Ba, Sr, коррелирующими с высоким содержания калия (K₂O – 9.4-12 мас.%) в минералах и вторая с низким содержанием калия (K₂O – 5-6 мас.%) и легких литофильных элементов. Такие различия в составах объясняют различным генезисом полевых шпатов. Обедненные этими элементами К-Na полевые шпаты образовались из остаточных магм после кристаллизации мегакристовых фаз, клинопироксена, ильменита, флогопита [4]. Обогащенные же К-Na полевые шпаты кристаллизовались в результате взаимодействия базальтового расплава с материалом нижней коры [4].

Кроме мегакристов пироксенов, гранатов и полевых шпатов базальтоиды вулкана Шаварын-Царам содержат включения флогопита. Отличительной чертой этих флогопитов является высокие содержания титана от 9.8 до 11.3 мас.% при магнезиальности минералов 61.8-64.3 ат.%.

Проведенные исследования показали, что состав мегакристов отражает особенности состава вмещающих его щелочных базальтов, что служит еще одним доказательством о родственном взаимоотношении базальтов и мегакристов. Мегакристы клинопироксена являются продуктами глубинной кристаллизации щелочнобазальтовой магмы в промежуточном очаге, расположенном на глубине около 50 км (14.5-15.5 кбар), что для Восточной Азии близко к границе коры и литосферной мантии [7].

 

Литература

1. Агафонов Л.В., Еркушов Ю.А. Распределение редкоземельных элементов в породах вулкана Шаварын-Царам (МНР) // Геология и геофизика. 1984. № 6. С. 65-76.

2. Агафонов Л.В., Намсрай Т., Лхамсурэн Ж., Пальчик Н.А. Ассоциация корунда, циркона и плагиоклаза в щелочных базальтоидах Шаварын-Царама (МНР) // Геология и геофизика. 1990. № 9. С. 78-84.

3. Кепежинскас В.В. Кайнозойские щелочные базальтоиды Монголии и их глубинные включения. М.: Наука, 1979. 312 с.

4. Литасов К.Д., Мальковец В.Г. Sr-Ba-Rb систематика мегакристаллов щелочных полевых шпатов из базальтоидов Центральной Азии // Геология и геофизика. 1998. Т. 39. № 9. С. 1304-1308.

5. Hoang N., Flower M. Petrogenesis of Cenozoic basalts from Vietnam: Implication for origins of a ‘Diffuse igneous province’ // Journal of Petrology. 1998. V. 39. № 3. P. 369-395.

6. Nimis P. Clinopyroxene geobarometry of magmatic rocks. Part 2. Structural geobarometers for basic to acid, tholeiitic and mildly alkaline magmatic systems // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1999. V. 135. P. 62-74.

7. Zorin Yu.A. Geodynamics of the western part of the Mongolia-Okhotsk collisional belt, Trans-Baikal region (Russia) and Mongolia // Tectonophysics. 1999. V. 306. № 1. P. 33-56.

 

Подрисуночные подписи

 

Рис. 1. Состав клинопироксенов мегакристовой ассоциации щелочных базальтоидов вулкана Шаварын-Царам (квадраты) и плато Дак Нонг (кружки).

 

Рис.2. Состав гранатов мегакристовой ассоциации щелочных базальтоидов вулкана Шаварын-Царам (квадраты) и плато Дак Нонг (кружки).

 

Рис.3. Состав K-Na полевых шпатов мегакристовой ассоциации щелочных базальтоидов вулкана Шаварын-Царам.