Бонинитовые вариолиты бурибайского вулканического комплекса Южного Урала: минералогия, геохимия и условия образования

Объектом данного исследования являются бонинитовые вариолиты нижнедевонской баймак-бурибаевской свиты на Южном Урале, которые многими исследователями интерпретируются как продукты ликвации. Роль процессов ликвации при формировании контрастных по составу магматических пород активно обсуждается начиная с первой четверти прошлого века до настоящего времени. В нашей работе использованы петролого-геохимические, геологические и петрографические материалы региональных исследований первого десятилетия нашего века и обширные новые данные, полученные в Институте геологии КарНЦ РАН (г. Петрозаводск) на СЭМ VEGA II LSH (Tescan) с энергодисперсионным микроанализатором INCA Energy 350 (Oxford instruments). Химический состав вариолей и матрикса определялся методом площадного микрозондового сканирования. Изучение содержания примесных компонентов в вариолитовых образованиях проведено методом локального лазерного пробоотбора (LA-ICP-MS) с использованием приставки лазерной абляции UP-266 Мacro. Результаты исследования позволяют обсудить вопросы сериальной принадлежности вулканитов бурибайского комплекса, петрогенез бонинитовых вариолитов и значение ликвации в процессе образования кремнекислых пород комплекса. Установлено, что лейкократовая глобула обогащена Si, Na, K, Rb, Ba, Sr, что связано с существенно полевошпатовым составом глобул. По сравнению с матриксом глобула обеднена петрогенными элементами, слагающими темноцветные минералы (Mg, Fe, Ca), высокозарядными (Hf, Zr, Nb), радиоактивными (U, Th), сульфурофильными (Cu, Zn) элементами. Незначительное обеднение глобул обнаруживается в концентрациях РЗЭ (La, Ce, Eu, Yb), Pb, Cr. Можно предполагать, что в глобулах была более окислительная, а в матриксе восстановительная обстановка. Процесс ликвации сопряжен с кристаллизационной дифференциацией и стимулировался падением давления и резким “сбросом” флюидной фазы при постепенном уменьшении температуры расплава при остывании. Химический состав вариолей отличается высокой суммарной щелочностью от большинства эффузивных и субвулканических пород бурибайского комплекса. Скорее всего, ликвация принимала заметное участие в петрогенезе лишь части кислых пород, относящихся к умеренно щелочной петрохимической серии.

вариолиты, ликвация, бониниты, Южный Урал, variolites, immiscibility, boninites, Southern Urals

1. Аржавитина М.Ю. (1971) Петрографическая и петрохимическая характеристика пород Юбилейного месторождения. Петрология горных пород, вмещающих сульфидные месторождения Южного Урала. Уфа: БашФАН АН СССР, 43-53.

2. Балашов Ю.А. (1976) Геохимия редкоземельных элементов. М.: Наука, 267 с.

3. Богатиков О.А., Цветков А.А. (1988) Магматическая эволюция островных дуг. М.: Наука, 248 с.

4. Волынец О.Н. (1993) Петрология и геохимическая типизация вулканических серий современной островодужной системы. Автореф. дис. … докт. геол.-мин. наук. М., 67 с.

5. Волынец О.Н., Антипин В.С., Перепелов А.Б., Аношин Г.Н. (1990) Геохимия вулканических серий островодужной системы в приложении к геодинамике (Камчатка). Геология и геофизика, (5), 3-13.

6. Вулканизм Южного Урала (И.Б. Серавкин, А.М. Косарев, Д.Н. Салихов и др.). (1992) (Под ред. В.А. Маслова, И.Б. Серавкина). М.: Наука,197 с.

7. Вулканогенная металлогения Южного Урала (И.Б. Серавкин, С.Е. Знаменский, А.М. Косарев и др. (1994) М.: Наука, 160 с.

8. Говорова А.В. (1967) Вариолиты из района среднего течения р. Таналыка на Южном Урале. Минералы изверженных горных пород и руд Урала. Л.: Наука, 72-85.

9. Гудин А.Н., Дубинина Е.О., Носова А.А. (2012) Петрогенезис вариолитовых лав Онежской структуры, Центральная Карелия. Петрология, 20(3), 255-270.

10. Дир У.А., Хауи Р.А., Зусман Дж. (1985) Породообразующие минералы. Т. 1. М.: Мир, 366 с.

11. Добрецов Н.Л., Кочкин Ю.Н., Кривенко А.П., Кутолин В.А. (1971) Породообразующие пироксены. М.: Наука, 454 с.

12. Дубровский М.И. (2009) Бониниты: петрохимия, систематика и петрогенез. Вестник МГТУ, 12(3), 436-446.

13. Зайков В.В., Масленников В.В., Зайкова Е.В., Херрингтон Р. (2001) Рудно-формационный и рудно-фациальный анализ колчеданных месторождений Уральского палеоокеана. Миасс: ИМин УрО РАН, 315 с.

14. Кабанова Л.Я., Зайков В.В. (1987) Пикриты и марианит-бониниты палеоостроводужной системы Южного Урала. Типы магматизма Урала. Свердловск: УрО АН СССР, 108-110.

15. Косарев А.М. (2001) Магнезиальные базальты и бонинитовые вариолиты баймак-бурибаевской свиты (Южный Урал). Геология и перспективы расширения сырьевой базы Башкортостана и сопредельных территорий. Т. 1. Уфа: ИГ УфНЦ, 227-240.

16. Косарев А.М. (2015) Геология и геохимические особенности раннепалеозойских вулканитов Сакмарской и Вознесенско-Присакмарской зон на Южном Урале. Литосфера, (2), 40-65.

17. Косарев А.М., Пучков В.Н., Серавкин И.Б. (2005) Петро-лого-геохимические особенности ранне-девонско-эйфельских островодужных вулканитов Магнитогорской зоны в геодинамическом контексте. Лито-сфера, (4), 22-42.

18. Косарев А.М., Серавкин И.Б., Холоднов В.В. (2014) Гео-динамические и петролого-геохимические аспекты зональности Магнитогорской колчеданоносной мегазоны на Южном Урале. Литосфера, (2), 3-25.

19. Косарев А.М., Тесалина С.Г., Минибаева К.Р. (2009) Химический состав магматических и метаморфических минералов бонинитовых вариолитов Бурибайского палеовулканического комплекса. Геологический сборник № 8. Информационные материалы. Уфа: ИГ УНЦ РАН, 120-125.

20. Кузьмин М.И., Кабанова Л.Я. (1991) Бонинитовые серии Южного Урала: геологическое и петрографическое описание, особенности состава и проблемы происхождения. Потенциальная рудоносность, геохимические типы и формации магматических пород. Новосибирск: Наука, 156-173.

21. Левинсон-Лессинг Ф.Ю. (1949) Избр. тр. Т. 1. М.: АН СССР, 346 c.

22. Маслов В.А., Артюшкова О.В. (2010) Стратиграфия и корреляция девонских отложений Магнитогорской мегазоны Южного Урала. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 288 с.

23. Маслов В.А., Черкасов В.Л., Тищенко В.Т. и др. (1993) Стратиграфия и корреляция вулканогенных комплексов основных медноколчеданных районов Южного Урала. Уфа: УфНЦ РАН, 216 с.

24. Медноколчеданные месторождения Урала: Геологические условия размещения (В.А. Прокин, В.М. Нечеухин, П.Ф. Сопко и др.). (1985) Свердловск: УНЦ АН СССР, 288 с.

25. Медноколчеданные месторождения Урала: Геологическое строение (В.А. Прокин, Ф.П. Буслаев, М.И. Исмагилов и др.). (1988) Свердловск: УрО АН СССР, 241 с.

26. Павлов Н.В. (1949) Химический состав хромшпинелидов в связи с петрографическим составом пород ультраосновных интрузивов. Тр. Ин-та геол. АН. Сер. Рудн. месторожд., 103(3), 88 с.

27. Перевозчиков Б.В., Плотников А.В., Макиев Т.Т. (2004) Природа вариаций состава рудной и акцессорной хромшпинели ультрабазитового массива Сыум-Кеу (Полярный Урал). Проблемы минералогии, петрографии и металлогении: науч. чтения памяти П.Н. Чирвинского. Вып. 6. Пермь: Перм. ун-т, 170-180.

28. Петрографический кодекс России. Магматические, метаморфические, метасоматические, импактные образования (2008) СПб.: ВСЕГЕИ,200 с.

29. Пирс Дж.А., Липпард С.Дж., Робертс С. (1987) Особенности состава и тектоническое значение офиолитов над зоной субдукции. Геология окраинных бассейнов. М.: Мир, 134-165.

30. Прокин В.А. (1977) Закономерности размещения колчеданных месторождений на Южном Урале. М.: Недра, 176 с.

31. Пугин В.А., Хитаров Н.И. (1980) Вариолиты как пример ликвации магм. Геохимия, (4), 496-512.

32. Пугин В.А., Хитаров Н.И. (1982) Геохимия ряда элементов при ликвации в базальтовых магмах. Геохимия, (1), 35-46.

33. Пучков В.Н. (2000) Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. Уфа: Даурия, 146 с.

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

35. Пшеничный Г.Н., Середина М.А., Боброва М.С. (1974) Хлориты Юбилейного месторождения и их взаимоотношения с оруденением. Минералогия, геохимия, метаморфизм и полезные ископаемые Башкирского Зауралья. Уфа: БФАН СССР, 17-26.

36. Рязанцев А.В., Борисёнок Д.В., Дубинина С.В. и др. (2005) Общая структура Сакмарской зоны Южного Урала в районе Медногорских колчеданных месторождений. Очерки по региональной тектонике. Т. 1. Южный Урал. М.: Наука, 84-135.

37. Светов С.А. (2008) Ликвационная дифференциация в базальтовых системах (на примере суйсарских вариолитов ялгубского кряжа). Геология и полезные ископаемые Карелии, (11), 120-134.

38. Светов С.А. (2013) Контаминация как фактор инициализации ликвационного фракционирования базальтовых расплавов. Литосфера, (2), 3-19.

39. Светов С.А., Голубев А.И. (2013) Ликвация в базальтовых расплавах: Морфологические признаки, геохимическая характеристика и причины возникновения. Вестн. СПбГУ. Сер. геология, (3), 65-80.

40. Светов С.А., Степанова А.В., Чаженгина С.Ю., Светова Е.Н., Михайлова А.И., Рыбникова З.П., Парамонов А.С., Утицина В.Л., Колодей В.С., Эхова М.В. (2015) Прецизионный (ICP-MS, LA-ICP-MS) анализ состава горных пород и минералов: методика и оценка точности результатов на примере раннедокембрийских мафитовых комплексов. Тр. КарНЦ РАН, (7), 54-73.

41. Серавкин И.Б. (1997) Тектономагматическая зональность Южного Урала и его положение в складчатых системах Урало-Монгольского пояса. Геотектоника, (1), 32-47.

42. Серавкин И.Б. (2010) Металлогения Южного Урала и Центрального Казахстана. Уфа: АН РБ; Гилем, 284 с.

43. Серавкин И.Б., Косарев А.М. (1979) О происхождении контрастных и непрерывных серий базальт-липаритовой формации Южного Урала. Докл. АН СССР, 245(5), 1210-1214.

44. Симонов В.А., Куренков С.А., Ступаков С.И. (1998) Бонинитовые серии в палеоспрединговых комплексах Полярного Урала. Докл. АН СССР, 361(2), 232-235.

45. Смолькин В.Ф. (1992) Коматиитовый и пикритовый магматизм раннего докембрия Балтийского щита. СПб.: Наука, 272 с.

46. Соболев А.В., Портнягин М.В., Дмитриев Л.В., Цамерян О.П., Данюшевский Л.В., Конокова Н.Н., Шимизу Н., Робинсон П. (1993) Петрология ультрамафитовых магм и ассоциирующих пород массива Троодос, о. Кипр. Петрология, 1(4), 379-412.

47. Среднепалеозойский вулканизм Башкирского Зауралья и связь с ним колчеданного оруденения (1983). Уфа: БФАН СССР, 116 с.

48. Фролова Т.И., Бурикова И.А. (1997) Магматические формации современных геотектонических обстановок. Учеб. пособ. М.: МГУ, 320 с.

49. Хитаров Н.И., Пугин В.А. (1978) Ликвация в природных силикатных системах. Геохимия, (6), 803-819.

50. Эволюция изверженных пород. (1983) Под ред. Х. Йодера. М.: Мир, 528 с.

51. Appel P.W.U., Polat A., Frei R. (2009) Dacitic ocelli in ma-fic lavas, 3.8-3.7 Ga Isua greenstone belt, West Greenland: Geochemical evidence for partial melting of oceanic crust and magma mixing. Chemical Geology, 258, 105-124.

52. Bailey J.C., Frolova T.I., Burikova I.A. (1989) Mineralogy, geochemistry and petrogenesis of Kurile island-are basalts. Contrib. Mineral. Petrol., 102, 265-280.

53. Bailey D.G., Langdon G.S., Malpas J., Robinson P.T. (1991) Ultramafic and relaned lavas from the Margi area, Tro-odos ophiolite. Cyprus crystal study project initial report, holes CY-1 and 1a. Geol. Surv. Canada. Paper 90-20, 187-202.

54. Ballhaus C., Fonseca R.O.C., Munker C., Kirchenbaur M., Zirner A. (2015) Spheroidal textures in igneous rocks - Textural consequences of H2O saturation in basaltic melts. Geochim. Cosmochim. Acta, (167), 241-252.

55. Bowen N.L. (1928) The Evolution of the Igneous Rocks. Princeton: Dover Publications Inc., 332 p.

56. Chistyakova S.Yu., Latypov R.M. (2011) Small Dacite Dyke, Southern Urals, Russia: Rapidy Quenched Liquid or Fine-Grained Cumulate? (Ed. R.K. Srivastava). Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 569-582.

57. Crawford A.J., Falloon T.J., Green D.H. (1989) Classification, petrogenesis and tectonic setting of boninites. Bonintes. L.: Unwin Human, 1-49.

58. De A. (1974) Silicate liquid immiscibility in the Deccan Traps and its petrogenetic significance. Geol. Soc. Amer. Bull., (85), 471-474.

59. Fergusson J. (1972) Silicate immiscibility in the ancient basalts of the Barberton Mountain Land, Transvaal. Nat. Phys. Sci., (235), 86-89.

60. Fowler A.D., Berger B., Shore M., Jones M.I., Ropchan J. (2002) Supercooled rocks: development and significance of varioles, spherulites, dendrites and spinifex in Archaean volcanic rocks, Abitibi Greenstone belt, Canada. Precambr. Res., 115, 311-328.

61. Gelinas L., Brooks C., Trzcienski W.E. (1976) Archean variolites-quenched immiscible liquids. Can. J. Earth Sci., (13), 210-230.

62. Greig J.W. (1927) Immiscibility in silicate melts. Amer. J. Sci., (73), 133-154.

63. Hanski E. (1993) Globular ferropicritic rocks at Pechenga, Kola Peninsula (Russia): Liquid immiscibility versus alteration. Lithos, 29, 197-216.

64. Herrington R.J., Armstrong R.N., Zaykov V.V. et al. (2002) Massive Sulfide Deposits in the South Urals: Geological Setting Within the Framework of the Uralide Orogen. Mountain Building in the Uralides: Geophysical Monograph, 132. Washington, DC, 155-182.

65. Huang E., Chen C.H., Huang T., Lin E.H., Xu Ji-an. (2000) Raman spectroscopic characteristics of Mg-Fe-Ca pyroxenes. Amer. Miner., 85, 473-479.

66. McBirney A.R., Nakamura Y. (1974) Immiscibility in late-stage magmas of the Skaergaard intrusion. Carnegie Institute of Washington Yearbook, 73, 348-352.

67. McCarty K.F., Boehme D.R. (1989) A Raman Study of the Systems Fe3-xCrxO4 and Fe2-xCrxO3. J. Solid State, 79, 19-27.

68. Morimoto N., Fabries J., Ferguson A., Ginzburg I., Ross M., Seifeit F., Zussman J. (1989) Nomenclature of pyro-xenes. Can. Miner., 27, 143-156.

69. Nakamura N. (1974) Determination of REA, Ba, Fe, Mg, Na and K in carbonaceous and ordinary chondrites. Geochim. Cosmochim. Acta, 38(5), 757-775.

70. Philpotts A.R. (1982) Compositions of immiscible liquids in volcanic rocks. Contrib. Miner. Petrol., 80, 210-218.

71. Reddy B.J., Frost R.L. (2005) Spectroscopic characterization of chromite from the Moa-Baracoa Ophiolitic Massif, Cuba. Spectrochim. Acta, 61A, 1721-1728.

72. Roedder E. (1951) Low temperature liquid immiscibility in the system K2O-FeO-Al2O3-SiO2. Amer. Miner., 36, 282-286.

73. Spadea P., D’Antonio M., Kosarev A., Gorozhanina Y., Brown D. (2002) Arc-continent collision in the Southern Urals: Petrogenetic aspects of the Forearc-arc Сomplex. Mountain Building in the Uralides: Pangea to the Pre-sent. Geophysical Monograph, 132. Washington, DC, 101-134.

74. Spadea P., Kabanova L., Scarrow J.H. (1998) Petrology, geochemistry and geodynamic significance of Mid-Devonian boninitic rocks from the Baimak-Buribai area (Magnitogorsk zone, Southern Urals). Ofioliti, 23(1), 17-36.

75. Sun S.S., McDonough W.F. (1989) Chemical and systema-tics of oceanic basalts: implication for mantle compositions and processes. Magmatism in the ocean basins. Ed. by A.D. Sanders, M.J. Norry. Geol. Soc. London, Spec. Publ. 42, 313-345.

76. Thomas S.-M., Thomas R., Davidson P., Reichart P., Koch-Mьller M., Dollinger G. (2008) Application of Raman spectroscopy to quantify trace water concentrations in glasses and garnets. Amer. Miner., 93, 1550-1557.

77. Veksler I.V. (2004) Liquid immiscibility and its role at the magmatic-hydrothermal transition: a summary of expe-rimental studies. Chem. Geol., 210, 7-31.

78. Wang A., Kuebler K.E., Jolliff B.L., Haskin L.A. (2004) Raman spectroscopy of Fe-Ti-Cr-oxides, case study: Martian meteorite EETA79001. Amer. Miner., 89, 665-680.