Mineralogy and metabasites formation conditions from ophiolite association at northern slope of Kuznetsk Alatau

The ophiolites of the northern slope of the Kuznetsk-Alatau Ridge are the most representative fragments of the sub-oceanic crust in the region. In this article, we present the results of a study of the metabasites from ophiolite paragenesis of the Severnaya, Zelenaya, Barkhatnaya mountains and Semenovsky massif. The selected samples from the gabbroid and subvolcanic complexes were studied in microsections, and the compositions of the main rock-forming minerals (plagioclases, amphiboles) were investigated in detail on an electron microscope equipped with micro-dispersion analyzer. It was established that feldspars are represented by a wide spectrum of composition: from albite to bitovnite; not less common amphiboles are also characterized by a wide diapason: edenite, ferro-edenit, ferropargasit, magneziogastingsit, magnesian, ferrous and actinolite hornblendes. Chlorite, which observed in all samples, represents ripidolit and piknochlorite. Accessories are apatite, ilmenite, sphene and, in rare cases, rutile. The data obtained by the phase relationship, and changing chemical composition of essential minerals (feldspars, amphiboles) allow suppose several steps of the transforming investigated metamorphic rock because signs of both progressive and retrograde metamorphism are found. The behavior of accessory minerals also expresses the variability of the thermodynamic parameters of metamorphism. This is confirmed by the traditional geothermobarometry methods (using the plagioclase-amphibole mineral pair). Observed retrograde metamorphic processes reflect the movement of ophiolite mass in the upper layers of the crust, and this makes it possible to connect metamorphism with obduction of ophiolites. For most of the investigated regions the early stage of ophiolite obduction in terms of location the “Riphean” oceanic island arc can be associated with episode of epidote-amphibolite facies of regional metamorphism at (T = 500-700°C and P = 2-6 kbar). The collision of Kuznetsk-Altai island arc to the structures of the Central Asia and Siberian Craton superterrane in Late Cambrian-Ordovician was controlled by vertical movement along submeridional tectonic discontinuities and resulted the metamorphism at low temperatures (350-510°C) and high pressure (6-9 kbar). The completion of these processes is characterized by a decrease in pressure (2-6 kbar) at the same temperatures. The result of these events is the formation of serpentinite melange on the Semenovsky massif.

метабазиты, офиолитовыйпарагенез, полевые шпаты, амфиболы, метаморфизм, Кузнецкий Алатау, metabasites, ophiolite paragenesis, feldspars, amphiboles, metamorphism, Kuznetsk Alatau

1. Алабин Л.В. (1983) Структурно-формационная и металлогеническая зональность Кузнецкого Алатау. Новосибирск: Наука, 102 с.

2. Берзин Н.А., Кунгурцев Л.В. (1996) Геодинамическая интерпретация геологических комплексов Алтае-Саянской области. Геология и геофизика, 3(1), 63-81.

3. Буслов М.М. (2011) Тектоника и геодинамика Центрально-Азиатского складчатого пояса: роль позднепалеозойских крупноамплитудных сдвигов. Геология и геофизика, 52(1), 66-90.

4. Буслов М.М., Джен Х., Травин А.В., Отгонбаатар Д., Куликова А.В., Минг Чен, Глори С., Семаков Н.Н., Рубанова Е.С., Абилдаева М.А., Войтишек Е.Э., Трофимова Д.А. (2013) Тектоника и геодинамика Горного Алтая и сопредельных структур Алтае-Саянской складчатой области. Геология и геофизика, 54(10), 1600-1627.

5. Гертнер И.Ф., Краснова Т.С., Баянова Т.Б., Дугарова Н.А., Врублевский В.В., Тишин П.А. (2012) Изотопно-геохимическая неоднородность офиолитов Кузнецкого Алатау: оценка возраста формирования и источников вещества литосферы Палеоазиатского океана. Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Иркутск: ИЗК СО РАН, 55-56.

6. Гончаренко А.И., Кузнецов П.П., Симонов В.А., Чернышов А.И. (1982) Офиолитовая ассоциация Кузнецкого Алатау (на примере Среднетерсинского массива). Новосибирск: Наука, 105 с.

7. Добрецов Н.Л. (1995) Проблемы соотношения тектоники и метаморфизма. Петрология, 3(1), 4-23.

8. Дугарова Н.А. (2015) Геохимическая неоднородность базитов офиолитовой ассоциации Кузнецкого Алатау. Вопросы естествознания, 4(8), 50-53.

9. Дугарова Н.А., Гертнер И.Ф., Краснова Т.С. (2016) Эволюция структур и вещественного состава пород офиолитовой ассоциации гoры Бархатной (Кузнецкий Алатау). Корреляция алтаид и уралид: магматизм, метаморфизм, стратиграфия, геохронология, геодинамика и металлогения. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 68-70.

10. Книппер А.Л., Шараськин А.Я., Савельева Г.Н. (2001) Геодинамические обстановки формирования офиолитовых разрезов разного типа. Геотектоника, (4), 3-21.

11. Колман Р.Г. (1979) Офиолиты. М.: Мир, 269 с.

12. Коновалова О.Г., Прусевич Н.А. (1977) Дунит-гарц-бургитовые массивы Кузнецкого Алатау и Салаира. Новосибирск: Наука, 166 с.

13. Краснова Т.С. (2005) Петрология ультрамафитовых массивов гор Северной, Зеленой и Бархатной (Кузнецкий Алатау). Автореферат дис. … канд. геол.-мин. наук. Томск, 20 с.

14. Краснова Т.С., Гертнер И.Ф., Уткин Ю.В. (2001) Перспективы платиноносности офиолитов Кузнецкого Алатау. Петрология магматических и метаморфических комплексов. Томск: ЦНТИ, 229-235.

15. Краснова Т.С., Уткин Ю.В., Рихванов Л.П. (1996) Геохимия габброидов офиолитовой ассоциации горы Бархатной (Кузнецкий Алатау). Магматизм и геодинамика Сибири. Томск: Томский гос. университет, 27-29.

16. Магматические горные породы. Т. 3. (1985), 486 с. Т. 5. (1988), 508 с. М.: Наука.

17. Мишкин М.А. (1990) Амфиболовый геотермобарометр для метабазитов. Докл. АН СССР, 312(4), 944-946.

18. Перчук Л.Л. (1970) Равновесия породообразующих минералов. М.: Наука, 392 с.

19. Плотников А.В., Ступаков С.И., Бабин Г.А., Симонов В.А. (2000) Возраст и геодинамическая природа офиолитов Кузнецкого Алатау. Дoкл. АН, 372(1), 80-85.

20. Плюснина Л.П. (1986) Экспериментальное исследование равновесий метабазитов, геотермобарометрия. Эксперимент в решении актуальных задач геологии. М.: Наука, 174-183.

21. Савельева Г.Н. (2011) Офиолиты варисцид Европы и уралид: обстановки формирования и метаморфизм. Геотектоника, (6), 24-39.

22. Савельева Г.Н., Савельев А.А., Перцев А.Н. (1995) Метаморфизм в истории офиолитов. Геотектоника, (2), 15-28.

23. Симонов В.А. (1993) Петрогенезис офиолитов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 248 с.

24. Ферштатер Г.Б. (1990) Эмпирический плагиоклаз-роговообманковый барометр. Геохимия, (3), 328-335.

25. Ярмолюк В.В., Коваленко В.И., Ковач В.П., Козаков И.К., Котов А.Б., Сальникова Е.Б. (2003) Геодинамика формирования каледонид Центрально-Азиатского складчатого пояса. Докл АН, 389(3), 354-359.

26. Dilek Y., Furnes H. (2011) Ophiolite genesis and global tectonics: geochemical and tectonic fingerprinting of ancient oceanic lithosphere. Geol. Soc. Amer. Bull., 123, 387-411.

27. Fabries J., Ferguson A.K., Ginzburg I.V., Ross M., Seifert F.A., Zussman J., Aoki K., Gottardi G. (1988) Nomenclature of pyroxenes. Mineral. Mag., 52, 535-550.

28. Gertner I.F., Bayanova T.B., Krasnova T.S., Vrublevskii V.V., Sayadyan G.R. (2013) Age and matter sources of ophiolites of the Kuznetsk Alatau, SW Siberia: new Sm-Nd isotope data. Mineral. Mag., 77(5), 1159.

29. Hey M. H. (1954) A new review of the chlorites. Mineral. Mag., 30, 277-292.

30. Jowett E.C. (1991) Fitting iron and magnesium into the hydrothermal chlorite geothermometr. GAC/MAC/SEG Joint Annual Meeting. Program with Abstracts, 16, A62.

31. Leake B.E., Woolley A.R., Arps C.E.S., Birch W.D., Gilbert M.C., Grice J.D., Hawthorne F.C., Kato A., Kisch H.J., Krivovichev V.G., Linthout K., Laird J., Mandarino J., Maresch W.V., Nickel E.H., Rock N.M.S., Schumacher J.C., Smith D.C., Stephenson N.C.N., Ungaretti L., Whittaker E.J.W., Youzhi G. (1997) Nomenclature of amphiboles: report of the Subcommittee on amphiboles of the International Mineralogical Association, Commission on new minerals and mineral names. Canad. Mineral., 35, 219-246.

32. Nicolas A. (1989) Structures of ophiolites and dynamics of oceanic lithosphere. L.: Kluwer, 367 p.

33. Robertson A.H.F. (2002) Overview of the genesis and emplacement of Mesozoic ophiolites in the Eastern Mediterranean Tethyan region. Lithos, 65, 1-67.

34. Schmidt M.W. (1992) Amphibole composition in tonalite as a function of pressure: an experimental calibration of the Al-in-hornblende barometr. Contrib. Mineral. Petrol., 110(2), 304-310.

35. Whitney D.L., Evans B.W. (2010) Abbreviations for names of rock-forming minerals. Amer. Mineral., 95, 185-187.