Petrological evidences of syndeformation segregation of chromites during dunite formation: example of Kraka ophiolites, South Urals
D.E. Saveliev, E.V. Belogub , I.A. Blinov, D.A. Kozhevnikov, V.A.Kotlyarov
UDК 552.321.6+553.46
Abstract
About authors
References
Abstract
Results of structural and mineralogical studies of chromitite-bearing zone localized in spinel peridotites of the Middle kraka ophiolite massif are presented. The rocks of the studied area are characterized by deformation structures, which are cuased by plastic fow under high-PT conditions. Olivine in dunites was mostly deformed along the slide system of {0kl} [100]. The plastic fow of the peridotites led to the formation of the dunite veins and zones. Plastic deformation of olivine was accompanied by the formation of fne thread-like chromites, which have further been coalesced. X-ray-tomographic studies showed that the increase in the Cr-spinel value and redistribution of ore minerals occurred even in thin dunite veinlets. Some arguments are provided in favor of rheomor-phic diferentiation of matter in the mantle, which caused the formation of chromite bodies.
Figures 12. Tables 4. References 72.
Key words: mantle ultramafc rocks, Cr deposits, plastic deformation, olivine, chromite, segregation, coalescense, kraka, South Urals.
About authors
D.E. Saveliev, Institute of Geology USC RAS, Ufa; savl71@mail.ru
E.V. Belogub , Institute of Mineralogy UB RAS, Miass; South Urals State University, Miass branch, Miass
I.A. Blinov, Institute of Mineralogy UB RAS, Miass;
Kozhevnikov, Joint Institute for Nuclear Research, Dubna, Moscow district;
V.A.Kotlyarov, Institute of Mineralogy UB RAS, Miass
References
- Алимов В.Ю. Механизм дифференциации вещества при сдвиговых деформациях зернистых сред (в приложении к хромитообразованию) // Ежегод-ник–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 петрострук-турная 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 хромитонос-ность. 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-Сыньинско-го массива / Генезис ультрабазитов и связанного с ними оруденения. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1977. С. 63–77.
- Савельев Д.Е. К вопросу о происхождении пой-килитовых 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. Синдеформацион-ные 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 уль-трабазитах 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-дуни-товых 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 хромитонос-ность 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 Кем-пирсайского массива // Геол. рудных месторожд. 2009. Т. 51. № 2. С. 140–156.
- Чащухин И.С., Вотяков С.Л., Щапова Ю.В. Кристаллохимия хромшпинели и окситермобаро-метрия 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 хроми-тоносного массива в Западном Саяне // Геотектоника. 2013. № 4. С. 31–46.
- Щербаков С.А. Пластические деформации уль-трабазитов 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-orthopyroxene-spinel oxygen geobarometer: implication for the oxy-dation 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 fow of rocks // Rev. Geo-phys. 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 peri-dotites from ultramafc 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 fuids 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 ophiol-itic 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 signifcance 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 fow of melt in dunite channels // Nature. 1995. V. 375. P. 747–753.
- Kohler T. Der Ca-Gehalt von Olivin in Gleich-gewicht 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 fow: evidence from a chro-mitite dike in the Oman ophiolite // Litos. 1992. V. 27. P. 231–257.
- Macwell S.J., Kohlstedt D.L. Difusion 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 fow 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 oli-vine // 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 Mg2SiO4 // Phys. Chem. Minerals. 1977. V. 1. P. 371–379.
- Ryabov I.D. EPR study of chromium-doped forste-rite 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 podi-form 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 fuid 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. Podi-form 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.
МINERALOGY № 4 2016