Петрологические свидетельства синдеформационной сегрегации вещества при образовании дунитов (на примере офиолитов Крака, Южный Урал)
Д.Е. Савельев, Е.В. Белогуб, И.А. Блинов, Д.А. Кожевников, В.А. Котляров
УДК 552.321.6+553.46
Аннотация
Об авторах
Список литературы
Аннотация
Приведены результаты структурно-петрологического и минералого-геохимического изучения хромитоносной зоны в шпинелевых перидотитах офиолитового массива Средний Крака на Южном Урале. Породы хромитоносной зоны характеризуются деформационными структурами и текстурами, обусловленными пластическим течением в условиях высоких температур и давлений. Наибольшей мобильностью обладали рудовмещающие дуниты, в которых деформация оливина происходила преимущественно по системе скольжения{0kl} [100]. Пластическое течение перидотитов привело к обособлению мономинеральных дунитовых прожилков и обогащённых пироксенами зон в их экзоконтактах. Пластическая деформация оливина сопровождалась образованием вдоль границ зёрен субмикронных нитевидных выделений хромшпинелидов, претерпевших в дальнейшем коалесценцию и сфероидизацию. Рентгено-томографические исследования показали, что уже в тонком дунитовом прожилке происходит увеличение количества хромшпинелидов (по сравнению с таковым в перидотите) и перераспределение рудных минералов. Приведены аргументы в пользу реоморфического механизма дифференциации вещества в мантийных ультрамафитах, приводящего к образованию хромитовых тел.
Илл. 12. Табл. 4. Библ. 72.
Ключевые слова: мантийные ультрамафиты, месторождения хрома, пластическая деформация, оливин, хромшпинелид, сегрегация, коалесценция, Крака, Южный Урал.
Об авторах
Д.Е. Савельев, Институт геологии УНЦ РАН, г. Уфа; savl71@mail.ru
Е.В. Белогуб, Институт минералогии УрО РАН, г. Миасс; Южно-Уральский государственный университет, филиал в г. Миассе
И.А. Блинов, Южно-Уральский государственный университет, филиал в г. Миассе
Д.А. Кожевников, Объединённый Институт ядерных исследований, г. Дубна, Московская обл.
В.А. Котляров, Южно-Уральский государственный университет, филиал в г. Миассе
Список литературы
- Алимов В.Ю. Механизм дифференциации вещества при сдвиговых деформациях зернистых сред (в приложении к хромитообразованию) // Ежегодник–93. Свердловск: ИГГ УрО РАН, 1994. С. 64–65.
- Бакиров А.Г. О происхождении дунитов и хромитов Кемпирсайского массива // Магматизм, метаморфизм, металлогения Урала. Свердловск: ИГГ УНЦ АН СССР, 1963. С. 325–330.
- Батанова В.Г., Савельева Г.Н. Миграция расплавов в мантии под зонами спрединга и образование дунитов замещения: обзор проблемы // Геология и геофизика. 2009. Т. 50. № 9. С. 992–1012.
- Бершов С.В., Минеева Р.М., Сперанский А.В., Хафнер С. Вхождение хрома и алюминия в структуру форстерита (по данным ЭПР- и ДЭЯР-исследований) // Минералогический журнал. 1981. № 3. С. 62–70.
- Бунин К.П., Баранов А.А. Металлография. М.: Металлургия, 1970. 312 с.
- Варлаков А.С. Генезис хромитового оруденения в альпинотипных гипербазитах Урала // Петрография ультраосновных и щелочных пород Урала. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1978. С. 63–82.
- Гончаренко А.И. Деформация и петроструктурная эволюция альпинотипных гипербазитов. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1989. 404 с.
- Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1978. 568 с.
- Денисова Е.А. Складчатая структура ультраосновных тектонитов массивов Южного Урала // Геотектоника. 1989. № 4. С. 52–62.
- Денисова Е.А. Строение и деформационные структуры офиолитовых массивов с лерцолитовым типом разреза // Геотектоника. 1990. № 2. С. 14–27.
- Дудникова В.Б., Урусов В.С. Моделирование процессов протонирования форстерита методом межатомных потенциалов // Геохимия. 2014. № 4. С. 291–301.
- Кравченко Г.Г. Роль тектоники при кристаллизации хромитовых руд Кемпирсайского плутона. М.: Наука, 1969. 232 с.
- Кутолин В.А. Перекристаллизация вещества верхней мантии и её металлогенические следствия // Мантийные ксенолиты и проблема ультраосновных магм. Новосибирск: Наука, 1983. С. 17–22.
- Логинов В.П., Павлов Н.В., Соколов Г.А. Хромитоносность Кемпирсайского ультраосновного массива на Южном Урале / Хромиты СССР. Т. 2. М.–Л.: Изд-во АН СССР, 1940. С. 5–199.
- Москалёва С.В. Гипербазиты и их хромитоносность. Л.: Недра, 1974. 279 с.
- Николя А. Основы деформации горных пород. М.: Мир–Эльф Акитен, 1992. 166 с.
- Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1986. 480 с.
- Павлов Н.В., Григорьева И.И., Гришина Н.В. Образование и генетические типы хромитовых месторождений геосинклинальных областей / Условия образования магматических рудных месторождений. М.: Наука, 1979. С. 5–78.
- Павлов Н.В., Григорьева-Чупрынина И.И. Закономерности формирования хромитовых месторождений. М.: Наука, 1973. 199 с.
- Рингвуд А.Е. Состав и петрология мантии Земли. М.: Недра, 1981. 585 с.
- Савельев А.А. Хромиты Войкаро-Сыньинского массива / Генезис ультрабазитов и связанного с ними оруденения. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1977. С. 63–77.
- Савельев Д.Е. К вопросу о происхождении пойкилитовых включений оливина в хромшпинелидах из офиолитовых дунитов // Геологический сборник № 11. Уфа: ДизайнПресс, 2014. С. 134–146.
- Савельев Д.Е. Соотношение структур рудоносной дунит-хромититовой ассоциации и перидотитов в офиолитах (на примере массивов Крака) // Литосфера. 2013а. № 2. С. 76–91.
- Савельев Д.Е. Происхождение нодулярных текстур (на примере хромититов восточной части массива Средний Крака, Южный Урал) // Руды и металлы. 2013б. № 5. С. 41–49.
- Савельев Д.Е., Блинов И.А. Синдеформационные выделения хромшпинелидов в пластически деформированных агрегатах оливина (офиолиты Крака, Южный Урал) // Вестник Пермского университета. Геология. 2015. № 4. С. 44–69.
- Савельев Д.Е., Кожевников Д.А. Структурные и петрографические особенности ультрамафитов на участке «месторождение № 33» в восточной части массива Средний Крака (Южный Урал) // Вестник Пермского университета. Геология. 2015. № 1. С. 60–84.
- Савельев Д.Е., Федосеев В.Б. Сегрегационный механизм формирования тел хромититов в ультрабазитах складчатых поясов // Руды и металлы. 2011. № 5. С. 35–42
- Савельев Д.Е., Федосеев В.Б. Пластическое течение и реоморфическая дифференциация вещества в мантийных ультрамафитах // Вестник Пермского университета. Геология. 2014. № 4. С. 22–41.
- Савельев Д.Е., Белогуб Е.В., Котляров В.А. Минералого-геохимическая зональность и деформационный механизм формирования хромитит-дунитовых тел в офиолитах (на примере массива Крака, Южный Урал) / Металлогения древних и современных океанов–2014. Двадцать лет на передовых рубежах геологии месторождений полезных ископаемых. Миасс: Имин УрО РАН, 2014. С. 95–98.
- Савельев Д.Е., Сначёв В.И., Савельева Е.Н., Бажин Е.А. Геология, петрогеохимия и хромитоносность габбро-гипербазитовых массивов Южного Урала. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2008. 320 с.
- Савельева Г.Н. Габбро-ультрабазитовые комплексы офиолитов Урала и их аналоги в современной океанической коре. М.: Наука, 1987. 230 с.
- Савельева Г.Н., Соболев А.В., Батанова В.Г., Суслов П.В., Брюгманн Г. Структура каналов течения расплавов в мантии // Геотектоника. 2008. № 6. С. 25–45.
- Саранчина Г.М., Кожевников В.Н. Федоровский метод (определение минералов, микроструктурный анализ). Л.: Недра, 1985. 208 с.
- Селиванов Р.А. Условия локализации хромового оруденения в ультрамафитовых массивах Рай-Из и Войкаро-Сыньинский. Дисс… канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург, 2011. 166 с.
- Соколов Г.А. Хромиты Урала, их состав, условия кристаллизации и закономерности распространения / Тр. ИГН АН СССР. Вып. 97. Сер. рудн. м-ний. № 12. М.: Изд-во АН СССР, 1948. 128 с.
- Чащухин И.С., Вотяков С.Л. Поведение элементов семейства железа, оксибарометрия и генезис уникальных хромитовых месторождений Кемпирсайского массива // Геол. рудных месторожд. 2009. Т. 51. № 2. С. 140–156.
- Чащухин И.С., Вотяков С.Л., Щапова Ю.В. Кристаллохимия хромшпинели и окситермобарометрия ультрамафитов складчатых областей. Екатеринбург: ИГиГ УрО РАН, 2007. 310 с.
- Чернышов А.И. Ультрамафиты (пластическое течение, структурная и петроструктурная неоднородность). Томск: Чародей, 2001. 215 с.
- Чернышов А.И., Юричев А.Н. Петроструктурная эволюция ультрамафитов Калнинского хромитоносного массива в Западном Саяне // Геотектоника. 2013. № 4. С. 31–46.
- Щербаков С.А. Пластические деформации ультрабазитов офиолитовой ассоциации Урала. М.: Наука, 1990. 120 с.
- Ярош П.Я. О первоисточнике хрома в дунитах и природе акцессорного хромита // Зап. ВМО. 1980. Ч. 109. Вып. 1. С. 98–105.
- Ballhaus C. Origin of the podiform chromite deposits by magma mingling // Earth Planet. Sci. Lett. 1998. V. 156. № 3–4. P. 185–193.
- Ballhaus C., Berry R., Green D. High pressure experimental calibration of the olivine-orthopyroxenespinel oxygen geobarometer: implication for the oxydation state of the upper mantle // Contrib. Miner. Petrol. 1991. V. 107. P. 27–40.
- Bershov L.V., Gaite J.-M., Hafner S.S., Rager H. Electron Paramagnetic Resonance and ENDOR Studies of Cr 3 + – Al 3 + Pairs in Forsterite // Phys. Chem. Minerals. 1983. V. 9. P. 95–101.
- Carter N.L. Steady state flow of rocks // Rev. Geophys. and Space Phys. 1976. V. 14. № 3. Р. 301–360.
- Castelnau O., Cordier P., Lebensohn R.A., Merkel S., Raterron P. Microstructures and rheology of the Earth’s upper mantle inferred from a multiscale approach // Comptes Rendus Physique. 2010. V. 11. P. 304–315.
- Dodd R.T. Minor element abundances in olivines of the Sharps (H3) chondrite // Contrib. Mineral. Petrol. 1973. V. 42. P. 156–167.
- Fabries J. Spinel-olivine geothermometry in peridotites from ultramafic complexes // Contrib. Miner. Petrol. 1979. V. 69. P. 329–336.
- Franz L., Wirth R. Spinel inclusions in olivine of peridotite xenoliths from TUBAF seamount (Bismarck Archipelago / Papua New Guinea): evidence forthe thermal and tectonic evolution of the oceanic lithosphere // Contrib. Mineral. Petrol. 2000. V. 140. P. 283–295.
- Frezzotti M.L., Burke E.A.J., De Vivo B., Stefanini B., Villa, I.M. Mantle fluids in pyroxenite nodules from Salt Lake Crater (Oahu, Hawaii) // Eur. J. Mineral. 1992. V. 4. P. 1137–1153.
- Greenbaum D. The chromitiferous rocks of the Troodos ophiolite complex, Cyprus // Econ. Geol. 1977. V. 72. P. 1175–1194.
- Hirth G., Kohlstedt D.L. Water in the oceanic upper mantle: implications for rheology, melt extration and the evolution of the lithosphere // Earth and Planet Sci. Lett., 1996, V. 144. P. 93–108.
- Hock M., Friedrich G. Structural features of ophiolitic chromitites in the Zambales Range, Luzon, Philippines // Mineralium-Deposita. 1985. V. 20. P. 290–301.
- Karato S.-I., Jung H., Katayama I., Skemer Ph. Geodynamic significance of seismic anisotropy of the upper mantle: new insights from laboratory studies // Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2008. V. 36. P. 59–95.
- Kelemen P.В., Shimizu N., Salters V.J.M. Extraction of mid-ocean-ridge basalt from the upwelling mantle by focused flow of melt in dunite channels // Nature. 1995. V. 375. P. 747–753.
- Kohler T. Der Ca-Gehalt von Olivin in Gleichgewicht mit Clinopyroxen als Geothermometer. PhD Thesis, Univ. of Mainz, 1989. Kohlstedt D.L., Goetze C., Durham W.B., van der Sande J.B. A new technique for decorating dislocations in olivine // Science. 1976. V. 191. P. 1045–1046.
- Lago B.L., Rabinowicz M., Nicolas A. Podiform chromite ore bodies: a genetic model // J. Petrology. 1982. V. 23. № 1. P. 103–125.
- Leblanc M., Ceuleneer G. Chromite crystallization in a multicellular magma flow: evidence from a chromitite dike in the Oman ophiolite // Litos. 1992. V. 27. P. 231–257.
- Macwell S.J., Kohlstedt D.L. Diffusion of hydrogen in olivine: implications for water in the mantle // J. Geophys. Res. 1990. V. 95. P. 5079–5088. Matveev S. Ballhaus C. Role of water in the origin of podiform chromitite deposits // Earth Planet. Sci. Lett. 2002. V. 203. P. 235–243.
- Nicolas A., Bouchez J.L., Boudier F., Mercier J.C. Textures, structures and fabrics due to solid state flow in some European lherzolites // Tectonophysics. 1971. V. 12. P. 55–86.
- O ′Neill H.St.C., Wall V.J. The olivine-spinel oxygen geobarometer, the nickel precipitation curve and the oxygen fugacity of the upper mantle // J. Petrology. 1987. V. 28. № 6. P. 1169–1192.
- Ono A. Fe-Mg partioning between spinel and olivine // J. Japan. Assoc. Min. Petr. Econ. Geol. 1983. V. 78. P. 115–122.
- Poirier J.-P. Creep of crystals/High-temperature deformation processes in metals, ceramics and minerals. Cambridge University Press, 1985. 287 pp
- Rager H. Electron spin resonance of trivalent chromium in forsterite Mg2 SiO4 // Phys. Chem. Minerals. 1977. V. 1. P. 371–379.
- Ryabov I.D. EPR study of chromium-doped forsterite crystals: Cr3+(M1) with associated trivalent ions Al3+ and Sc3+ // Phys. Chem. Minerals. 2012. V. 39. P. 725–732.
- Schwab R.G., Freisleben B. Fluid CO2 inclusions in olivine and pyroxene and their behaviour under high pressure and temperature conditions // Bull. Mineral. 1988. V. 111. P. 297–306.
- Thayer T.P. Principal features and origin of podiform chromite deposits, and some observations on the Guleman-Soridag District, Turkey // Econ. Geol. 1964. V. 59. P. 1497–1524.
- Yamamoto J., Kagi H., Kaneoka I. Lai Y., Prikhod′ko V.S., Arai S. Fossil pressures of fluid inclusions in mantle xenoliths exhibiting rheology of mantle minerals: implications for the geobarometry of mantle minerals using micro Raman spectroscopy // Earth Planet. Sci. Lett. 2002. V. 198. P. 511–519.
- Yamamoto J., Ando J., Kagi H., Inoue T., Yamada A., Yamazaki D., Irifune T. In situ strength measurements on natural upper-mantle minerals // Phys. Chem. Minerals. 2008. V. 35. P. 249–257.
- Zhou M.-F., Robinson P.T., Malpas J., Li Z. Podiform Chromitites in the Luobusa Ophiolite (Southern Tibet): Implications for Melt-Rock Interaction and Chromite Segregation in the Upper Mantle // J. Petrology. 1996. V. 37. № 1. P. 3–21.
МИНЕРАЛОГИЯ № 4 2016