Мелилит-оливиновые нефелиниты субвулканического тела Табат (Махтеш Рамон, Израиль): геолого-петрографическая и геохимическая характеристика и условия образования

Объект исследований. Мелилит-оливин-нефелинитовое субвулканическое тело Табат, в составе которого впервые на территории Леванта были установлены мелилитовые породы.

Материалы и методы. Изучение химических составов минералов (около 400 анализов) было произведено на микроанализаторе CAMECA SX-100, оснащенном пятью волновыми спектрометрами с кристалл-анализаторами TAP, LPET, LLIF. Измерение элементного состава было выполнено при ускоряющем напряжении 15 кВ, токе пучка электронов 40 нА. Концентрация кислорода рассчитывалась из условия стехиометричности состава силикатных минералов и хромита. Кроме того, были использованы результаты ранее проведенных исследований минералов (150 анализов) и данные по расплавным включениям.

Результаты. Субвулканическое тело Табат, входящее в состав раннемеловой оливин-базальт-базанит-нефелинитовой ассоциации Махтеш Рамона (Негев, Израиль), имеет сложное концентрически- зональное строение c оливиновыми меланефелинитами в периферической зоне, мелилит-оливиновыми меланефелинитами в центральной и связующей их зоне ларнит-нормативных и, реже, мелилитсодержащих меланефелинитов. В породах широко проявлена призматическая отдельность. Складкообразное изгибание и вогнуто-выгнутые грани призм являются отражением пластического состояния охлаждающегося тела и его способности к сжатию и аккомодации высокого давления флюидов, развивающегося при образовании мелилитовых нефелинитов.

Выводы. Все минеральное разнообразие пород субвулканического тела горы Табат является производной одной порции магматического расплава в условиях его адиабатического охлаждения в месте стабилизации. Особая роль в процессе кристаллизации массива принадлежит минералам с высоким содержанием воды – анальциму, цеолитам, иддингситам, боулингитам и сапонитам-селадонитам, которые указывают на дейтерическую стадию его развития. Изучение расплавных включений в оливине и клинопироксене показало преемственность их состава по отношению к составу вмещающих мелилитовых нефелинитов и значение инконгруэнтного плавления при образовании мелилита, являющегося продуктом реакции нефелина с оливином или клинопироксеном.

1. Арискин А.А., Бармина Г.С. (2000) Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм. М.: Наука, МАИК, Интерпериодика, 363 с.

2. Асавин А.М. (2016) Коэффициент распределения в системе расплав–оливин–кальциевый пироксен и фракционирование редких элементов в щелочных расплавах по экспериментальным и природным данным. Автореф. дис. канд. геол.-мин. наук. Иркутск, 17 c.

3. Асавин А.М., Тюрин Д.А., Сенин В.Г. (2012) Экспериментальная оценка коэффициентов распределения мелилит–расплав TR, Ni, Mn. Вестн. ОНЗ РАН, 4, NZ9001. doi: 10.2205/2012NZ_ASEMPG.

4. Бернем Л.У. (1983) Значение летучих компонентов. Эволюция изверженных пород. М.: Мир, 425-467.

5. Бородин Л.С. (1981) Геохимия главных серий изверженных пород. М.: Недра, 195 с.

6. Бородин Л.С. (1987) Петрохимия магматических серий. М.: Наука, 262 с.

7. Вайнгард У. (1967) Введение в физику кристаллизации металлов. М.: Мир, 161 с.

8. Васильев Ю.Р., Гора М.П., Кузьмин В.В. (2017) Петрология фоидитового и меймечитового вулканизма Маймеча-Котуйской провинции (Полярная Сибирь). Геология и геофизика, 6, 817-833.

9. Волохов И.М. (1979) Интрателлурические растворы и магматические формации. Тр. Института геологии и геофизики. Сиб. отделение АН СССР, 437, 166 с.

10. Данилов В.И. (1956) Строение и кристаллизация жидкости. Киев: АН УССР, 219 с.

11. Йодер Х.С. (1983) Мелилитсодержащие породы и родственные им лампрофиры. Эволюция изверженных пород. М.: Мир, 381-399.

12. Йодер Х.С., Тилли К.Э. (1965) Происхождение базальтовых магм. М.: Мир, 248 с.

13. Когарко Л.Н. (2011) Фракционирование мелилита в процессе дифференциации высококальциевых ларнит-нормативных расплавов, близких к кимберлитам. Вестн. ОНЗ РАН, 3, NZ6036. doi: 10/2205/2011NZ000166.

14. Когарко Л.Н., Кригман Л.Д. (1981) Фтор в силикатных расплавах и магмах. М.: Наука, 124 с.

15. Николаев В.А. (1965) К вопросу о генезисе гидротермальных растворов. Основные проблемы в учении о магматогенных рудных месторождениях. М.: АН СССР, 661 с.

16. Панина Л.И., Моторина И.В. (2008) Жидкостная несмесимость глубинных магм и зарождение карбонатитовых расплавов. Геохимия, 5, 487-504.

17. Персиков Э.С. (1984) Вязкость магматических расплавов. М.: Наука, 160 с.

18. Ферштатер Г.Б., Юдалевич З.А., Хиллер В.В. (2016) Ксенолиты в щелочных базальтоидах Махтеш Рамона (Негев, Израиль) как индикаторы мантийного метасоматоза и магмообразования. Литосфера, 3, 5-26.

19. Чупин В.П., Кузьмин Д.В., Смирнов С.З., Томиленко А.А. (2018) Перитектические расплавные вклю- чения и их петрологическое значение. XIII Всеросс. конф. по термобарогеохимии. М., 132-134.

20. Юдалевич З.А., Вапник Е.А. (2018) Ксенокристы и мегакристы щелочной оливин-базальт-базанит-нефелинитовой ассоциации Махтеш Рамон (Израиль), их взаимодействие с выносящими расплавами и кристаллографические преобразования. Литосфера, 5, 718-742.

21. Юдалевич З.А., Ферштатер Г.Б., Эйяль М. (2014) Магматизм Махтеш Рамона: геология, геохимия, петрогенезис (природоохранная зона Хар ха-Негев, Израиль). Литосфера, 3, 70-92.

22. Янин Е.П. (2007) Фтор в окружающей среде (распространенность, поведение, техногенное загрязнение). Экологическая экспертиза, 4, 2-98.

23. Baltitude R.J., Green D.H. (1967) Experimental study at high pressure on the olivine nephelinite and olivine melilite nephelinite magmas. Earth Planet. Sci. Lett., 3, 325-327.

24. Barker D.S., Mitchell R.H., McKay D. (1987) Late Cretaceous nephelinite to phonolite magmatism in the Balcones province, Texas. GSA Spec. Paper, 215, 293-304.

25. Berger J., Ennih N., Ligeois J.-P. (2014) Extreme trace elements fractionation in Cenozoic nephelinites and phonolites from the Moroccan Anti-Atlas (Eastern Saghro). Lithos, 210-211, 69-88.

26. Bowen N.L. (1923) The genesis of melilite. J. Washington Acad. Sci., 13, 1-4.

27. Bowen N.L. (1956) The evolution of the igneous rocks. N.Y., Dover Publications, 332 p.

28. Brey G. (1978) Origin of olivine melilitites – chemical and experimental constraints. J. Volcan. Geotherm. Res., 3, 61-88.

29. Brey G., Green D.H. (1977) Systematic study of liquidus phase relations in olivine melilitite + H2O + CO2 at high pressures and petrogenesis of olivine melilitite magma. Contrib. Mineral. Petrol., 61, 141-162.

30. Cesare B., Ferrero S., Salvioli-Mariani E., Pedron D., Cavallo H. (2009) “Nanogranite” and glassy inclusions: the anatectic melt in migmatites and granulites. Geology, 37, 627-630.

31. Clague D.A., Dalrymple G.B. (1988) Age and petrology of alkalic postshield and rejuvenated-stage lava from Kauai, Hawaii. Contrib. Mineral. Petrol., 99, 202-218.

32. Clague D.A., Frey F.A. (1982) Petrology and trace element geochemistry of the Honolulu volcanics, Oahu: Implications for the oceanic mantle below Hawaii. J. Petrol., 3, 447-504.

33. Clague D.A., Frey F.A., Garsia M.O., Huang S., McWilliams M., Beeson M.H. (2016) Compositional Heterogeneity of the Sugarloaf melilite nephelinite flow, Honolulu volcanics, Hawaii. Geochim. Cosmochim. Acta, 185, 1251-1277.

34. Clague D.A., Garsia M.O., Grey F.A., Grooms D.G. (1986) Petrology of volcanic rocks from Kaula island, Hawaii: Implications for the origin of Hawaiian phonolites. Contrib. Mineral. Petrol., 94, 461-471.

35. Cox K.G., Bell J.D., Pankhurst R.J. (1979) The Interpretation of igneous rocks. L., George Allen & Unwin, 450 p.

36. Deer W.A., Howie R.A., Zussman J. (1962) Rock-forming minerals. Ortho- and ring silicates. Longmans, London, 1, 371 p.

37. Dunworth E.A., Wilson M. (1998) Olivine melilitites of the SW German Tertiary volcanic province: Mineralogy and petrogenesis. J. Petrol., 39, 1805-1836.

38. Eggler D.H. (1974) Effect of CO2 on the melting of peridotite. Carnegie Inst. Washington Yearbook, 73, 215-224.

39. Egorov L.S. (1970) Carbonatite and ultrabasic-alkaline rocks of the Maimecha-Kotun region, N. Siberia. Lithos, 3, 341-359.

40. Fershtater G., Yudalevich Z. (2017) Mantle metasomatism and magma formation in continental lithosphere: data on xenoliths in alkali basalts from Makhtesh Ramon, Negev desert, Israel. Petrology, 25, 181-205.

41. Finger L.W. (1972) The uncertainty of the calculated ferric iron content of a microprobe analysis. Carnegie Inst. Washington Yearbook, 71, 600-603.

42. Frost B.R., Lindsley D.H. (1991) Occurrence of iron-titanium oxides in igneous rocks. Oxide minerals: petrologic and magnetite significance. Rev. Mineral., 25, 433-462.

43. Gee L.L., Sack R.O. (1988) Experimental petrology of melilite nephelinite. J. Petrol., 29, 1233-1265.

44. Guo J., Green T.H. (1990) Experimental study of Ba partitioning between phlogopite and silicate fluid at upper mantle pressure and temperature. Lithos, 24, 83-95.

45. Hoernle K., Schminke H.-U. (1993) The role of partial melting in the 15-Ma geochemical evolution of Gran Canaria: A blob model for the Canary hot spot. J. Petrol., 34, 599-626.

46. Ivanikov V.V., Ruchlov A.S., Bell K. (1998) Magmatic evolution of melilite-carbonatite-nephelinite dyke series of the Turiy Peninsula (Kandalaksha Bay, White Sea, Russia). J. Petrol., 39, 2043-2059.

47. Janney R.E., Le Roex A.P., Carlson R.W., Viljoen K.S. (2002) A chemical and multi-isotope study of the Western Cape olivine melilitites province, South Africa: Implications for the sources of kimberlites and origin of the HIMU signature in Africa. J. Petrol., 43, 2339-2370.

48. Katsura T. (1962) Generalized titanomagnetite in Hawaiian volcanic rocks. Contrib. no. 62-18 from College of Mineral Industries, Pennsylvania State Univ., 223-228.

49. Kushiro I. (1975) On the nature of silicate melt and significance in magma genesis: Regularities in the shift of the liquidus boundaries involving olivine, pyroxene, and silica minerals. Amer. J. Sci., 275, 411-431.

50. Lattard D., Engelman R., Kontny A., Sauerzapf U. (2006) Curie temperatures of synthetic titanomagnetite in the Fe-Ti-O system: effect of composition, crystal chemistry, and ferromagnetic methods. J. Geophys. Res. Atmospheres, 111(B12). doi: 10. 1029/2006JB004591.

51. Laws E., Wilson M. (1997) Tectonics and magmatism associated with Mesozoic passive continental margin development in the Middle East. J. Geol. Soc., 154, 459-464.

52. Lopes R.P., Ulbrich M.N.C. (2015) Geochemistry of the alkaline volcanic-subvolcanic rocks of the Fernando de Noronha Archipelago, southern Atlantic Ocean. Brazilian J. Geol., 45, 307-333.

53. Lustrino L., Wilson M. (2007) The circum-Mediterranean anorogenic Cenozoic igneous province. Earth Sci. Rev., 81, 1-65.

54. Mansker W.L., Ewing R.S., Keil K. (1979) Barian-tinanian biotite in nephelinites from Oahu, Hawaii. Amer. Miner., 64, 156-159.

55. Melusso L., Morra V., Brotzu P., Grifa C., Lustrino M., Morbidelli P., Riziky H., Vincent M. (2007) The Cenozoic alkaline magmatism in the central-northern Madagascar: A brief overview. Periodico di Mineralogia, 76, 169-180.

56. Mitchell R.H. (1996) Undersaturated alkaline rocks: mineralogy, petrogenesis, and economic potential. Mineral. Ass. Canada, 312 p.

57. Mitchell R.H. (2001) The classification of melilite clan. Alkaline magmatism and the problems of mantle sources. Irkutsk, 120-156.

58. Mitchell R.H., Platt R.G. (1984) The Freemans Cove volcanic suite: Field relations, petrochemistry and tectonic setting of nephelinite-basanite volcanism associated with rifting in the Canadian Arctic Archipelago. Can. J. Earth Sci., 21, 428-436.

59. Miyashiro A. (1978) Nature of alkalic volcanic series. Contrib. Mineral. Petrol., 66, 91-104.

60. Morimoto N. (1989) Nomenclature of pyroxenes. Can. Miner., 27, 143-156.

61. Onuma K., Yagi K. (1967) The system diopside-akermanitenepheline. Amer. Miner., 52, 227-243.

62. Pearce M.L., Beisler J.F. (1965) Miscibility gap in the system sodium oxide – silica – sodium silicate at 1200 °C. J. Amer. Cer. Soc., 48, 40-42.

63. Pelleter A.A., Caroff M., Cordier C., Bachèlery P., Nehlig P., Debeuf N., Arnaud N. (2014) Melilite-bearing lavas in Mayotte (France): An insight into the mantle source below the Comores. Lithos, 208-209, 281-297.

64. Rogers N.W., Hawkesworth C.J., Palacz Z.A. (1992) Phlogopite and the generation of olivine melilitites from Namaqualand, South Africa, and implications for element fractionation processes in the upper mantle. Lithos, 28, 347-365.

65. Samoilov V., Vapnik Ye. (2007) Fractional melting – the determining factor in the origin of thephrite-basanitenephelinite rock suite: evidence from western Makhtesh Ramon, Israel. N. Jb. Mineral. Abh., 184(2), 181-195.

66. Solovova I.P., Girnis A.V. (2012) Silicate-carbonate liquid immiscibility and crystallization of carbonatite and K- rich magma: Insights from melt and fluid inclusions. Miner. Mag., 76(2), 411-439.

67. Spenser A.B. (1969) Alkalic igneous rocks of the Balcones province, Texas. J. Petrol., 10, 272-306.

68. Sun S.S., McDonough W.E., 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Magmatism in the oceanic basins. Geol. Soc. Spec. Publ., 42, 313-345. http://dx.doi.org/10.1144/gsl.sp.1989.042.01.19

69. Sutherland F.L., Hendry D.F., Barron B.J., Matthews W.L., Hollis J.D. (1996) An unusual Tasmanian Tertiary basalt sequence, near Boat Harbour, northwest Tasmania. Rec. Aust. Mus., 48, 131-161.

70. Tatsumi Y., Arai R., Ishizaka K. (1999) The petrology of melilite-olivine nephelinite from Hamada, Japan. J. Petrol., 40, 497-509.

71. Thompson G.M., Smith I.E.M., Malpas J.G. (2001) Origin of oceanic phonolites by fractionation and the problem of Daly gap: Fractionation from Rarotonga. Contrib. Mineral. Petrol., 142, 336-346.

72. Torres P., Silva L.S., Munha J., Caldeira R., Mata J., Tassinary C. (2010) Petrology and geochemistry of lavas from Sal island: implications for the variability of the Cape Verde magmatism. Comunicações Geológicas, 97, 35-62.

73. Ulrich J., Novak J.K., Lloyd F.E., Balogh K., Buda G. (2002) Rock-forming minerals of alkaline volcanic series associated with Cheb-Domazlice Graben, West Bohemia. Acta Mineral. Petrograph., 43, 1-18.

74. Ulrich J., Pives E., Povondra P., Rutšek J. (2000) Upper mantle xenoliths in melilite rocks of the Osečná Complex, North Bohemia. J. Czech. Geol. Soc., 45, 79-93.

75. Vaneckova M., Holub F.V., Soucek J., Bowes D.R. (1993) Geochemistry and petrogenesis of tertiary alkaline volcanic suite of the Labe tectono-volcanic zone, Czech Republic. Mineral. Petrol., 48, 17-34.

76. Vapnik Y., Sharygin V., Samoilov V., Yudalevich Z. (2007) The petrogenesis of basic and ultrabasic alkaline rocks of western Makhtesh Ramon, Israel: melt and fluid inclusion study. Inter. J. Earth Sci., 96, 663-684.

77. Velde D., Yoder H.S. (1976) The chemical composition of melilite-bearing eruptive rock. Carnegie Inst. Washington Yearbook, 85, 574-580.

78. Wechsler B.A., Lindsley D.H., Prewitt C.T. (1984) Crystal structure and cation distribution in titanomagnetites (Fe3-xTixO4). Amer. Miner., 69, 754-770.

79. Wilkinson J.F.G., Stolz A.J. (1983) Low-pressure fractionation of strongly undersaturated alkaline ultrabasic magma: the olivine-melilite nephelinite, at Moiliil, Oahu, Hawaii. Contrib. Mineral. Petrol., 83, 363-374.

80. Willie P.J. (1978) The effect of H2O and CO2 of planetary mantles. Geophys. Res. Lett., 6, 440-442.

81. Wilson M., Downes H. (1991) Tertiary-Quaternary extension – related alkaline magmatism in Western and Central Europe. J. Petrol., 4, 811-849.

82. Wittke J.H., Mack L.E. (1993) OIB-like mantle source for continental alkaline rocks of the Balcones province, Texas: trace element and isotope evidence. J. Geol., 3, 333-344.

83. Woolley A.R. (1996) Classification of lamprophyres, lamproites kimberlites, and kalsilitic, melilitic, and leucitic rocks. Can. Miner., 34, 175-186.

84. Yoder H.S., Velde D. (1976) Importance of alkali content of magma yielding melilite-bearing rocks. Carnegie Inst. Washington Yearbook, 75, 574-580.