Горнова М.А., Медведев А.Я., Беляев В.А., Каримов А.А. ИГХ СО РАН Эгийнгольский перидотитовый массив: свидетельства взаимодействия с островодужными расплавами

В отличие от достаточно хорошо изученного процесса плавления в срединно-океанических хребтах, формирующего океаническую литосферу, в представлениях о процессах, происходящих в надсубдукционных зонах, ещё много неясного. Геохимические особенности перидотитов дают представление о составе литосферной мантии и позволяют с большой степенью достоверности оценить механизм, физико-химические условия плавления и выявить процесс миграции расплавов.

Распространение основных типов структурно-вещественных комплексов в строениии Джидинской зоны [Гордиенко и др., 2007] и расположение изученных перидотитовых массивов. 1-4–структурно-вещественные комплексы: 1- островодужные без расчленения, 2- аккреционной призмы, 3- гайотов, 4- флишевые; - Эгийнгольский перидотитовый массив. 1 Джидинская зона - область развития венд-кембрийских океанических, островодужных, окраинноморских структурно – вещественных комплексов, составлявших Джидинскую островодужную систему на активной окраине Палеоазиатского океана. Современная геологическая структура Джидинской зоны сформировалась в результате коллизии в позднем карбоне – перми.

Площадь массива ~ 90 км2. Находится в окружении венд-нижнекембрийских карбонатных пород и прорывающих массив гранитоидов. В 80-х изучался Г.И. Пинусом, Л.В. Агафоновым и Ф.П. Лесновым [Пинус и др., 1984], которые отнесли его к альпинотипным перидотитам. Представлен серпентинизирован- ными гарцбургитами и дунитами, включает пироксенитовые дайки. 1 – средне-юрские углисто-терригенные отложения; 2 – нижнее-кембрийская кремнисто-карбонатная толща; 3 – средне- и верхнепалеозойские гранитоиды; 4 – венд- раннекембрийские(?) серпентиниты; 5 – места расположения пироксенитовых даек.

Петрографические исследования и анализ минералов проводились на рентгеноспектральном микроанализаторе JXA8200. Петрогенные элементы определялись методом РФА (многоканальный рентгеновский спектрометр СРМ-25), Na и K – методом пламенной фотометрии, Cr и Ni – методом атомной абсорбции (спектрометр модели 503 АAnalyst 800 фирмы Perkin-Elmer). Редкие элементы (Nb, Zr, Hf, Ti, Th, Rb, Ba, Sr, Y, REE) определялись методом масс- спектрометрического анализа с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) на масс- спектрометре высокого разрешения ELEMENT2. Для контроля правильности результатов использовались международные стандарты JP-1 и DTS-1. Воспроизводимость для La, Ce, Nb, Zr, Hf, Ti составила ~15-25 %, для остальных элементов не превышала 10 %. Содержания Ti контролировались определением другим методом по специально разработанной методике РФА на спектрометре S4 Pioneer фирмы Bruker AXS. Редкоэлементные составы пироксенов были получены методом вторично-ионной масс-спектрометрии (SIMS) в ИМИ РАН (г. Ярославль). Воспроизводимость измерений не превышала 10 % для примесей с концентрациями >1 г/т и 20 % для концентраций

Ol Cp x Op x Amph 0,4 мм Opx 1 мм Opx Cpx Amph Opx Opx+L 1 Ol+Cpx+Amph+Sp +L 2

Cr# Sp TiO 2 Sp Составы Ol и Sp перидотитов соответствуют оливин- шпинелевому мантийному тренду (поле надсубдукционных перидотитов). Sp с Cr# 0,35-0,45 соответствуют Sp абиссальных гарцбургитов. Sp с Cr#> 0.45 имеют более низкую магнезиальность и повышенные содержания TiO 2, точки их состава отклоняются от реститового тренда к составам шпинелей бонинитов, что свидетельствуют о преобразовании в надсубдукционных зонах.

Opx абиссальные Al 2 O 3 Cr 2 O 3 В пределах образца - положительная корреляция Al2O3 и Cr2O3, максимальные концентрации Al2O3 и Cr2O3 в центрах крупных зерен. В образцах с низкой Сr#Sp Al2O3 и Cr2O3 показывают отрицательную корреляцию при сравнении центров крупных зерен. Эти составы близки к ортопироксенам наиболее деплетированых абиссальных перидотитов [Seyler et al., 2003].Точки составов краев и мелких зерен Opx лежат вне поля реститовых Opx абиссальных перидотитов. В образцах с Cr#Sp>0.45 даже центры – вне поля реститовых Opx. Это свидетельствует о выносе Al2O3 и Cr2O3 в расплав.

Сpx гарцбургитов имеют концентрации HREE, промежуточные между Cpx абиссальных и надсубдукционных перидотитов. Кривые распределения характеризуются последовательным понижением концентраций от Yb N к Nd N и ростом – LREE N c максимумом по Сe N. Максимальные концентрации REE в Сpx имеют образцы с наименьшей хромистостью шпинели. Для воспроизведения наблюдаемых концентрации и формы нормированной кривой для Gd-Yb требуется 9-10% плавление в гранатовой фации за которым следует 13-14% плавление в шпинелевой фации. Суммарная степень плавления ~ 23% плавления. Модель не модального полибарического критического плавления.

С увеличением степени безводного плавления в реститовых Сpx абиссальных перидотитов происходит уменьшение концентраций Ti и Zr. Cpx из перидотитов надсубдукционных зон (Conical, Torishima и офиолитовых комплексов Hellenic Penensula) лежат в стороне от этого тренда и демонстрируют более низкие концентрации Ti и обогащенность Zr, Sr, La, Ce. Эгийнгольские Сpx также имеют низкое содержания Ti и обогащены Zr, Sr, La, Ce.

Herzberg, На диаграмме MgO-FeO, Al 2 O 3, SiO 2 [Herzberg, 2004] перидотиты Эгийнгольского массива не соответствуют составам реститов от безводного плавления примитивной мантии. Характеризуются высоким SiO 2, низким MgO, широкими вариациями FeO, низким Al 2 O 3 (степени плавления от ~20 до 40%). Состав перидотитов

Надсубдукционые перидотиты: очень низкие концентрации HREE; U-V образные кривые распределения редких элементов (обогащение LILE и LREE, иногда MREE), положительные аномалии по Zr-Hf, Sr, часто Eu, иногда Ti, отрицательная аномалия Nb. 1 0,1 0,01 0, абиссальные F Составы реститов при фракционном полибарическом плавлении ПМ в шпинелевой фации, по [Niu, 2004]

надсубдукционные абиссальные Преобразованные островодужными расплавами Эгийнгол

Образование гарцбургитов в результате ~20% фракционного полибарического плавления, начинающегося в гранатовой фации. Оно могло происходить в зонах спрединга срединно-океанических хребтов, расположенных рядом с горячими точками. Перемещение в надсубдукционную зону и преобразование образующимися там бонинитовыми расплавами с формированием дунитов и пироксенитов.

При начале субдукции происходит быстрое откатывание океанической плиты в сторону океана вследствие ее отрицательной плавучести, что приводит к образованию зоны растяжения и спредингу в верхней плите [Stern and Bloomer, 1992; Hall et al. 2003, Gurnis et al., 2004]. В результате - адиабатическое декомпрессионное фракционное плавление лерцолитовой астеносферной мантии. F >25%. Лерцолитовая мантия MORB-подобные базальты (FAB -forearc basalts) + реститы, подобные абиссальным перидотитам COX. Деплетированное мантийное веществo + частичные расплавы из субдуцирующих метаосадков и метабазальтов последовательное формирование IAT, бонинитов и комплементарных к ним надсубдукционных перидотитов. Доказательства: ассоциация FAB, IAT, бониниты + надсубдукционные и абиссальные перидотиты в современной в Идзу-Бонин-Марианской преддуговой системе и многих офиолитах - Othris, Lycian and Antalya, New Caledonia и т.д. В офиолитах Thetford Mines описан комплекс параллельных даек бонинитового состава.

Спасибо за внимание