Амфибол и биотит меланократовых пород из гранитоидных массивов Урала: состав, взаимоотношения, петрогенетические следствия

Предмет и цель исследования. В статье рассмотрены особенности взаимоотношений биотита и амфибола на примере магматогенных меланократовых пород из ряда гранитоидных массивов Урала. Эти породы образуют ксенолиты и синплутонические интрузии известково-щелочного ряда нормальной щелочности: горнблендиты, габбро, диориты, кварцевые диориты. Они сложены амфиболом, кислым или средним плагиоклазом, в подчиненном количестве в них присутствует клинопироксен, биотит, калиевый полевой шпат, кварц.

Материалы и методы. Определение состава минералов меланократовых пород выполнено на электронном микроскопе JSM-6990LV с ЭДС приставкой INCA Energy 450 X-Max 80 в ЦКП “Геоаналитик” ИГГ УрО РАН.

Результаты и выводы. Показаны широкие вариации состава амфибола и узкие вариации состава биотита, вызванные обменными процессами между минералом и постмагматическим флюидом. Явление замещения раннемагматического амфибола биотитом обосновано наличием разрыва в температурах кристаллизации минералов, указывающим на отсутствие между ними физико-химического равновесия. Их структурные взаимоотношения подтверждают развитие биотита в результате замещения амфибола в соответствии с компетентными и некомпетентными границами фаз. В первом случае структурные пакеты биотита встраиваются вдоль кремнекислородных цепей амфибола, что выражается в параллельности плоскости (001) биотита плоскостям (100), (110) амфибола. Во втором случае развитие биотита происходит незакономерно, наследуя системы трещин в амфиболе. Изучено распределение Mg/Fe между биотитом и раннемагматическим амфиболом, показывающее, что магнезиальность биотита выше магнезиальности замещаемого им амфибола. Обратные соотношения магнезиальностей имеют место между биотитом и постмагматическим амфиболом. Равенство магнезиальностей обоих минералов может отражать условия субсолидусного уравновешивания составов. Обозначена проблема выбора составов амфибола для расчета PT-параметров становления массивов в коре. 

1. Бородина Н.С., Ферштатер Г.Б., Вотяков С.Л. (1999) Окисление железа в сосуществующих амфиболах и биотитах из гранитоидов и метаморфитов. Геохимия, (6), 658-664.

2. Зинькова Е.А. (1997) Геохимия, история формирования и петрогенезис Верхисетского гранитоидного батолита, Средний Урал. Дис. ... канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 182 с.

3. Каллистов Г.А. (2011) Петрология гранитоидов Челябинского массива. Дис. ... канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 188 с.

4. Орогенный гранитоидный магматизм Урала (1994) (Под ред. Г.Б. Ферштатера). Миасс: ИГГ УрО РАН, 250 с.

5. Прибавкин С.В. (2000) Петрология основных пород в гранитоидах Шабровского и Шарташского массивов. Дис. ... канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 244 с.

6. Пучков В.Н. (2010) Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 280 с.

7. Ферштатер Г.Б. (1987) Петрология главных интрузивных ассоциаций. М.: Наука, 230 с.

8. Ферштатер Г.Б. (1990) Эмпирический плагиоклазроговообманковый барометр. Геохимия, (3), 328-335.

9. Ферштатер Г.Б. (2013) Палеозойский интрузивный магматизм Среднего и Южного Урала. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 368 с.

10. Ферштатер Г.Б., Бородина Н.С. (1975) Петрология магматических гранитоидов (на примере Урала). М.: Наука, 288 с.

11. Ферштатер Г.Б., Бородина Н.С., Чащухина В.А. (1978) Феррофации гранитоидов. Геохимия, (2), 147-160.

12. Шагалов Е.С. (2002) Петрология и геохимия пород Сыростанско-Тургоякской группы гранитоидных массивов, Южный Урал. Дис. ... канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 188 с.

13. Ague J.J. (1989) The distribution of Fe and Mg between biotite and amphibole in granitic rocks: Effects of temperature, pressure and amphibole composition. Geochem. J., 23, 279-293.

14. Angiboust S., Harlov D. (2017) Ilmenite breakdown and rutile-titanite stability in metagranitoids: Natural observations and experimental results. Amer. Miner., 102, 16961708.

15. Barclay J., Carmichael I.S.E. (2004) A hornblende basalt from Western Mexico: Water-saturated phase relations constrain a pressure–temperature window of eruptibility. J. Petrol., 45(3), 485-506

16. Brimhall G.H., Agee C., Stoffregen R. (1985) The hydrothermal conversion of hornblende to biotite. Can. Mi ner., 23, 369-379.

17. Castro A., Stephens W.E. (1992) Amphibole-rich polycrystalline clots in calc-alkaline granitic rocks and their enclaves. Can. Miner., 30, l093-1112.

18. Choudhuri A. (1974) Distribution of Fe and Mg in Actinolite, Hornblende and Biotite in Some Precambrian Metagreywackes from Guyana, South America. Contrib. Mineral. Petrol., 44, 45-55.

19. Conrad W.K., Nicholls I.A., Wall V.J. (1988) Watersaturated and undersaturated melting of metaluminous and peraluminous crustal compositions at 10 kb: Evidence for the origin of silicic magmas in the Taupo volcanic zone, New Zealand, and other occurrences. J. Petrol., 29(4), 765-803.

20. de Albuquerque C.A.R. (1974) Geochmistry of actinolitic hornblende from tonalitic rocks, Northern Portugal. Geochim. Cosmochim. Acta, 38, 789-803.

21. Gorbatschev R. (1970) Distribution of Tetrahedral Al and Si in Coexisting Biotite and Ca-Amphibole. Contrib. Mineral. Petrol., 28, 251-258.

22. Féménias O., Mercier J.C.C., Nkono C., Diot H., Berza T., Tatu M., Demaiffe D. (2006) Calcic amphibole growth and compositions in calc-alkaline magmas: Evidence from the Motru Dike Swarm (Southern Carpathians, Romania). Amer. Miner., 91, 73-81.

23. Ferrow E.A., Baginski B.W. (1998) Chloritisation of hornblende and biotite: a HRTEM study. Acta Geol. Polonica, 48(1), 107-113.

24. Gray W., Smith R.K. (2010) Mineral Chemistry of the Tuolumne Intrusive Suite: Evidence for Disequilibrium and Implications for Estimated Magmatic Intensive Variables. Abstract V23B-2446 presented at 2010 Fall Meeting, AGU, San Francisco, Calif.

25. Hawthorne F.C., Oberti R., Harlow G.E., Maresch W.V., Martin R.F., Schumacher J.C., Welch M.D. (2012) Nomenclature of the amphibole supergroup. Amer. Miner., 97, 2031-2048.

26. Henry D.J., Guidotti C.V., Thomson J.A. (2005) The Ti-saturation surface for low-to-medium pressure metapelitic biotites: Implications for geothermometry and Ti-substitution mechanisms. Amer. Miner., 90(2-3), 316-328.

27. Hietanen A. (1971) Distribution of Elements in Biotite-Hornblende Pairs and in an Orthopyroxene-Clinopyroxene Pair from Zoned Plutons, Northern Sierra Nevada, California. Contrib. Mineral. Petrol., 30, 161-176.

28. Holland T., Blundy J. (1994) Non-ideal interactions in calcic amphiboles and their bearing on amphibole-plagioclase thermometry. Contrib. Mineral. Petrol., 116, 433-447.

29. Johannes W., Holtz F. (1996) Petrogenesis and Experimental Petrology of Granitic Rocks. Springer, 335 p.

30. Kanisawa S. (1972) Coexisting biotites and hornblendes from some granitic rocks in southem Kitakami Mountains, Japan. J. Japan. Assoc. Miner. Petrol. Econ. Geol., 67, 332-344.

31. Kuroda Y., Suzuoki T., Matsuo S., Kanisawa S. (1974) D/H fractionation of coexisting biotite and hornblende in some granitic rock masses. J. Japan. Assoc. Miner. Petrol. Econ. Geol., 69, 95-102.

32. Liou J.G., Zhang R., Ernst W.G., Liu J., McLimans R. (1998) Mineral paragenesis in the Pianpaludo eclogitis body, Gruppo di Voltri, western Ligurian Alps. Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen, 78, 317-335.

33. Lo´pez S., Castro A., Garcı´a-Casco A. (2005) Production of granodiorite melt by interaction between hydrous mafic magma and tonalitic crust. Experimental constraints and implications for the generation of Archaean TTG complexes. Lithos, 79, 229-250.

34. Mason G.H. (1985) The mineralogy and textures of the Coastal batholith, Peru. Eds W.S. Pitcher et al. Magmatism at a plate edge, the Peruvian Andes. Wiley, N.Y., 156-166.

35. Mutch E.J.F., Blundy J.D., Tattitch B.C., Cooper F.J., Brooker R.A. (2016) An experimental study of amphibole stability in low-pressure granitic magmas and a revised Al-in-hornblende geobarometer. Contrib. Mineral. Petrol., 171. 85. DOI: 10.1007/s00410-016-1298-9

36. Naney M.T. (1983) Phase equilibria of rock-forming ferromagnesian silicates in granitic systems. Amer. J. Sci., 283, 993-1033.

37. Oliveira M.A., Dall’Agnol R., Scaillet B. (2010) Petrological Constraints on Crystallization Conditions of Mesoarchean Sanukitoid Rocks, Southeastern Amazonian Craton, Brazil. J. Petrol., 51(10), 2121-2148.

38. Schmidt M.W. (1993) Phase relations and compositions in tonalite as a function of pressure: an experimental study at 650ºC. Amer. J. Sci., 293, 1011-1060.

39. Sharp T.G., Buseck P.R. (1988) Prograde versus retrograde chlorite-amphibole intergrowths in a calc-silicate rock. Amer. Miner., 73, 1292-1301.

40. Speer J.A. (1987) Evolution of magmatic AFM The hornblende Libertv Hill. Amer. Miner., 72, 863-878.

41. Tanaka H. (1975) Magnesium-iron distribution in coexisting biotite and hornblende from granitic rocks. J. Japan. Assoc. Mineral. Petrol. Econ. Geol., 70, 118-124.

42. Vyhnal C.R., McSween H.Y., Speer J.A. (1991) Hornblende chemistry in southern Appalachian granitoids: Implications for aluminum hornblende thermobarometry and magmatic epidote stability. Amer. Miner., 76, 176-188.