Микроструктурные особенности оливина из офиолитовых ультрамафитов существенно лерцолитового состава по данным EBSD (на примере массивов Крака и Сыум-Кеу)

   Объект исследований. Объектом исследований являются ультрамафиты из мантийных разрезов офиолитовых массивов Крака (Южный Урал) и Сыум-Кеу (Полярный Урал).

   Методы. Основным методом изучения микроструктуры оливина являлась дифракция обратнорассеянных электронов (ДОЭ/EBSD), составы минералов определялись энергодисперсионным микроанализом (СЭМ/ЭДС). Обработка данных EBSD проводилась с использованием программного комплекса HKL Channel 5 и программы MTEX.

   Результаты. Изучены минералого-геохимические особенности и микроструктурные характеристики образцов лерцолитов, гарцбургитов и дунитов из указанных массивов. Для оливина из ультрамафитов массивов Крака характерны петроструктурные узоры, обусловленные трансляционным скольжением по системам (010)[100], (001)[100] и {0kl}[100]. При этом множественное скольжение наиболее интенсивно развито в дунитах. В микроструктуре оливина из ультрамафитов Сыум-Кеу запечатлены два этапа пластического течения: ранний (верхнемантийный) и поздний (нижнекоровый), первый отвечает более высокотемпературному течению по системе {0kl}[100], второй, более низкотемпературный, – по системе {110}[001].

   Выводы. В оливине из перидотитов Крака сохранились микроструктуры мантийного этапа, большая часть малоугловых границ имеет прямолинейный характер и трассирует полосы пластического излома. В перидотитах Сыум-Кеу эти микроструктуры частично или полностью трансформированы наложенной статической рекристаллизацией (отжигом). Более высокие значения температуры и давления, а также специфические петроструктурные узоры указывают на образование ультрамафитов Крака на границе шпинелевой и плагиоклазовой фации верхней мантии. Напротив, более низкие значения Р и Т, вероятно соответствующие становлению в условиях нижней коры, свойственны ультрамафитам Сыум-Кеу. Выводы в целом подтверждают выдвинутые предшественниками представления о более длительной эволюции мантийных ультрамафитов массива Сыум-Кеу по сравнению с кракинскими и не противоречат их надсубдукционной природе.

1. Буртман В.В., Молдаванцев Ю.Е., Перфильев А.С., Шульц С.С. (1974) Океаническая кора варисцид Урала и Тянь-Шаня. Сов. геол., (4), 23-36.

2. Гатауллин Р.А., Савельев Д.Е., Киселева Д.В. (2025) Ультрамафиты и мафиты массива Северный Крака (Южный Урал): петрография, минералогия и геохимия. Геосферные исследования, (2), 47-60. doi: 10.17223/25421379/35/4

3. Гончаренко А.И. (1989) Деформация и петроструктурная эволюция альпинотипных гипербазитов. Томск: Изд-во Томского ун-та, 404 с.

4. Гурская Л.И., Смелова Л.В., Колбанцев Л.Р., Ляхницкая В.Д., Ляхницкий Ю.С., Шахова С.Н. (2004) Платиноиды хромитоносных массивов Полярного Урала. СПб.: ВСЕГЕИ, 306 с.

5. Денисова Е.А. (1989) Складчатая структура ультраосновных тектонитов массивов Южного Урала. Геотектоника, (4), 52-62.

6. Денисова Е.А. (1990а) Строение и деформационные структуры офиолитовых массивов с лерцолитовым типом разреза. Геотектоника, (2), 14-27.

7. Денисова Е.А. (1990б) Структура ультраосновного массива Южный Крака (Южный Урал). Изв. АН СССР. Сер. геол., (1), 45-63.

8. Добрецов Н.Л., Молдаванцев Ю.Е., Казак А.П., Пономарева Л.Г., Савельева Г.Н., Савельев А.А. (1977) Петрология и метаморфизм древних офиолитов. Новосибирск: Наука, 220 с.

9. Душин В.А. (2020) Геологическое строение и магматизм Щучьинского мегаблока (Полярный Урал). Изв. УрГГУ, 4(60), 35-56.

10. Казанцева Т.Т. (1987) Аллохтонные структуры и формирование земной коры Урала. М.: Наука, 158 c.

11. Макеев А.Б., Брянчанинова Н.И. (1999) Топоминералогия ультрабазитов Полярного Урала. СПб.: Наука, 252 с.

12. Перевозчиков Б.В., Булыкин Л.Д., Попов И.И., Орфаницкий В.Л., Андреев М.И., Сначев В.И., Даниленко С.А., Черкасов В.Л., Ченцов А.М., Жарикова Л.Н., Клочко А.А. (2000) Реестр хромитопроявлений в альпинотипных гипербазитах Урала. Пермь: КамНИИКИГС, 474 с.

13. Перевозчиков Б.В., Плотников А.В., Макиев Т.Т. (2007) Природа вариаций состава рудной и акцессорной хромшпинели ультрабазитового массива Сыум-Кеу (Полярный Урал). Изв. вузов. Геология и разведка, (4), 32-39.

14. Перфильев А.С., Руженцев С.В. (1973) Структурное положение габбро-гипербазитовых комплексов в складчатых поясах. Геотектоника, (3), 14-26.

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

16. Савельев Д.Е. (2018) Ультрамафитовые массивы Крака (Южный Урал): особенности строения и состава перидотит-дунит-хромититовых ассоциаций. Уфа: Башк. энцик., 304 с.

17. Савельев Д.Е., Гатауллин Р.А. (2021) Лерцолиты Азнагуловской площади: состав и P-T-fO₂ условия образования. Вестн. АНРБ, 40(3), 15-25.

18. Савельев Д.Е., Сначев В.И., Савельева Е.Н., Бажин Е.А. (2008) Геология, петрогеохимия и хромитоносность габбро-гипербазитовых массивов Южного Урала. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 320 с.

19. Савельева Г.Н. (1987) Габбро-ультрабазитовые комплексы офиолитов Урала и их аналоги в современной океанической коре. М.: Наука, 246 с.

20. Савельева Г.Н., Денисова Е.А. (1985) Структура и петрология ультраосновного массива Средний Крака на Южном Урале. Геотектоника, (4), 33-68.

21. Савельева Г.Н., Суслов П.В. (2014) Структурa и состав пород в области раздела мантийных и коровых комплексов офиолитов (массив Сыумкеу, Полярный Урал). Геотектоника, (5), 3-16.

22. Савельева Г.Н., Батанова В.Г., Соболев А.В. (2016) Твердофазный распад пироксен-хромшпинель в мантийных лерцолитах массива Сыум-Кеу на Полярном Урале. Геология и геофизика, 57(10), 1808-1827.

23. Сначев В.И., Савельев Д.Е., Рыкус М.В. (2001) Петрогеохимические особенности пород и руд габбро-гипербазитовых массивов Крака. Уфа, ИГ УНЦ РАН, 212 с.

24. Соколов Г.А. (1948) Хромиты Урала, их состав, условия кристаллизации и закономерности распространения. Тр. ИГН АН СССР, 97(12), 128 с.

25. Чащухин И.С., Вотяков С.Л., Щапова Ю.В. (2007) Кристаллохимия хромшпинели и окситермобарометрия ультрамафитов складчатых областей. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 310 с.

26. Чернышов А.И., Юричев А.Н. (2016) Структурная эволюция дунитов и хромитов Харчерузьского массива (Полярный Урал). Геотектоника, (2), 62-77.

27. Шмелев В.Р. (1991) Гипербазиты массива Сыум-Кеу (Полярный Урал): структура, петрология, динамометаморфизм. Препринт. Свердловск: УрО АН СССР, 80 с.

28. Шмелев В.Р. (2011) Мантийные ультрабазиты офиолитовых комплексов Полярного Урала: петрогенезис и обстановка формирования. Петрология, 19(6), 649-672.

29. Arai S. (1994) Characterization of spinel peridotites by olivine-spinel compositional relationships : Review and interpretation. Chem. Geol., 113, 191-204. doi: 10.1016/0009-2541(94)90066-3

30. Bachmann F., Hielscher R., Schaeben H. (2010) Texture analysis with MTEX – Free and open source software toolbox. Solid State Phenom., 160, 63-68. doi: 10.4028/www.scientific.net/SSP.160.63

31. Ballhaus C., Berry R., Green D.H. (1991) High pressure experimental calibration of the olivine-orthopyroxene-spinel oxygen geobarometer: implication for the oxydation state of the upper mantle. Contrib. Mineral. Petrol., 107, 27-40. doi: 10.1007/BF00311183

32. Brey G.P., Köhler T. (1990) Geothermobarometry in 4-phase lherzolites: 2. New thermobarometers, and practical assessment of existing thermobarometers. J. Petrol., 31, 1353-1378. doi: 10.1093/petrology/31.6.1353

33. Carter N.L. (1976) Steady state flow of rocks. Rev. Geophys. Space Phys., 14(3), 301-360.

34. Changyi J., Sanyuan A. (1984) On chemical characteristics of calcic amphiboles from igneous rocks and their petrogenesis significance. J. Mineral. Petrol., 4(3), 1-9. (In Chinese) doi: 10.19719/j.cnki.1001-6872.1984.03.001

35. Czamanske G.K., Wones D.R. (1973) Oxidation during magmatic differentiation, Finnmarks Complex, Oslo Area, Norway. Pt 2. The mafic silicate. J. Petrol., 14(3), 349-380. doi: 10.1093/petrology/14.3.349

36. Electron backscattered diffraction in Material Science. (2009) (Ed. by J. Schwartz, M. Kumar, B.L. Adams, D.P. Field). N. Y.: Springer Science + Business Media, 528 p. doi: 10.1007/978-0-387-88136-2

37. Green D.H., Falloon T.J. (1998) Pyrolite: A Ringwood concept and its current expression. The Earth’s mantle composition, structure and evolution. N. Y.: Cambridge University Press, 311-378.

38. Jung H. (2017) Crystal preferred orientations of olivine, orthopyroxene, serpentine, chlorite, and amphibole, and implications for seismic anisotropy in subduction zones : a review. Geosci. J., 21, 985-1011. doi: 10.1007/s12303-017-0045-1

39. Karato S.-I. (2008) Deformation of Earth Materials. An introduction to the rheology of Solid Earth. N. Y., Cambridge University Press, 463 p.

40. Karato S.-I., Jung H., Katayama I., Skemer Ph. (2008) Geodynamic significance of seismic anisotropy of the upper mantle: new insights from laboratory studies. Annu. Rev. Earth Planet. Sci., 36, 59-95. doi: 10.1146/annurev.earth.36.031207.124120

41. Leake B.E., Woolley A.R., Arps C.E.S., Birch W.D., Gilbert M.C., Grice J.D., Hawthorne W.C., Kato A., Kisch K.J., Krivovichev V.G., Lithout K., Laird J., Mandarino J.A., Maresch W.V., Nickel E.A., 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. Miner., 35, 219-246.

42. Nicolas A., Bouchez J.L., Boudier F., Mercier J.C. (1971) Textures, structures and fabrics due to solid state flow in some European lherzolites. Tectonophys., 12, 55-86. doi: 10.1016/0040-1951(71)90066-7

43. Parkinson I.J., Pearce J.A. (1998) Peridotites from the Izu-Bonin–Mariana forearc (ODP Leg 125): Evidence for mantle melting and melt-mantle interaction in a suprasubduction zone setting. J. Petrol., 39, 1577-1618. doi: 10.1093/petroj/39.9.1577

44. Poirier J.-P. (1985) Creep of crystals. High-temperature deformation processes in metals, ceramics and minerals. L.: Cambridge University Press, 287 p.

45. Prior D.J., Boyle A.P., Brenker F., Cheadle M.J., Day A., Lopez G., Peruzzo L., Potts G.J., Reddy S.M., Spiess R., Timms N.O., Trimby P.W., Wheeler J., Zetterstrom L. (1999) The application of electron backscattered and orientation contrast imaging in the SEM to textural problems in rocks. Amer. Miner., 84, 1741-1749.

46. Puchkov V.N. (1997) Structure and geodynamics of the Uralian orogen. Orogeny Through Time. (Ed. by J.-P. Burg, M. Ford). L.: Geological Society, 201-236.

47. Putirka K.D. (2008) Thermometers and barometers for volcanic systems. Rev. Mineral. Geochem., 69, 61-120. doi: 10.2138/rmg.2008.69.3

48. Ringwood A.E. (1975) Composition and structure of the Earth’s mantle. N. Y.: McGraw-Hill, 618 p.

49. Saveliev D.E., Shilovskikh V.V., Makatov D.K., Gataullin R.A. (2022) Accessory Cr‐spinel from peridotite massifs of the South Urals: morphology, composition and origin. Mineral. Petrol., 116, 401-427. doi: 10.1007/s00710-022-00791-1

50. Shabutdinov T.D., Saveliev D.E., Gataullin R.A., Samigullin A.A. (2024) Mineralogical Features of Ultramafic and Mafic Rocks of Syum-Keu Ophiolite (Polar Urals, Russia): Implications for Petrology and Paleogeodynamics. Minerals, 14, 1245. doi: 10.3390/min14121245

51. Shmelev V., Arai S., Tamura A. (2019) Heterogeneity of mantle peridotites from the Polar Urals (Russia): Evidence from new LA-ICP-MS data. Earth Sci., 1(3), 431-450. doi: 10.1007/s12583-019-1224-y

52. Skemer Ph., Katayama I., Jiang Z., Karato S.-I. (2005) The misorientation index: Development of a new method forcalculating the strength of lattice-preferred orientation. Tectonophys., 411, 157-167. doi: 10.1016/j.tecto.2005.08.023