Ксенолиты в щелочных базальтоидах Махтеш Рамона (пустыня Негев, Израиль) как индикаторы мантийного метасоматоза и магмообразования

Ксенолиты в раннемеловых щелочных базальтоидах котловины Махтеш Рамон (Южный Израиль) представлены существенно оливиновыми породами: дуниты (в том числе и клинопироксенсодержащие) - 5% от общего количества, лерцолиты - 21%, верлиты - 28%, клинопироксениты - 34%, габброиды - 12%. По величине #Mg = Mg/(Mg + Fe) породы ксенолитов образуют несколько дискретных групп, отвечающих следующим значениям #Mg: >0.85 (дуниты, лерцолиты), 85-75 (верлиты, оливиновые клинопироксениты), 0.75-0.65 (оливиновые клинопироксениты, клинопироксениты), 0.60-0.45 (габбро). Первичные мантийные породы предсталены лерцолитами, остальные - продуктами метасоматоза, предшествовавшего и сопровождавшего магмообразование. Главные минералы ультрамафитовых ксенолитов - несколько обогащенный кальцием оливин, клинопироксен с варьирующим содержанием TiO₂ (1-4%), Al₂O₃ (2-12%), Na₂O (0.5-2%) и #Mg = 0.92-0.59, шпинелиды: хромит (Cr₂O₃ = 20-38%), Al шпинель и титаномагнетит (TiO₂ = 10-21%, Cr₂O₃ = 0.3-8%, Al₂O₃ = 1.5-13%, MgO = 2-7%). Магнезиальный клинопироксен, бедный титаном и алюминием характерен для первичных мантийных пород (лерцолитов). Богатый TiO₂, Al₂O₃ и Na₂O клинопироксен совместно с плагиоклазом, анортоклазом, керсутитом, ренитом, ильменитом, стеклом “ортопироксенового” и “полевошпатового” состава представляют поздний парагенезис ультрамафитов, связанный с процессом частичного плавления. Ортопироксен в ультрамафитах неустойчив и обычно замещается минералами позднего парагенезиса. Габброидные ксенолиты сложены малотитанистым и малоглиноземистым клинопироксеном (#Mg = 0.66-0.56), ортопироксеном (#Mg~0.5), лабрадором An_45-55, часто с каймами анортоклаза, титаномагнетитом такого же состава, как и в ультрамафитах, ильменитом. Ксенолиты несут признаки частичного плавления и предшествовавших плавлению метасоматических преобразований. Последние заключаются в замещении ортопироксена лерцолитов клинопироксеном и соответственно в широком развитии верлитов и оливиновых клинопироксенитов. В ходе метасоматоза в породах падает содержание Mg, Cr и Ni и растет Ti, Fe, Al, Ca, а также - крупноионных литофильных и высокозарядных элементов, обеспечивая рост фертильности магматического источника базальтоидов. Состав образующегося при этом расплава близок к базаниту, а стекло, цементирующее продукты кристаллизации, законсервированные в ксенолитах, имеет состав, близкий к ортопироксен-полевошпатовым смесям. Минеральные фазы в таком стекле представлены клинопироксеном, керсутитом, ренитом, плагиоклазом, анортоклазом, нефелином, титаномагнетитом и ильменитом.

щелочные базальтоиды, ксенолиты, мантия, метасоматоз, магмообразование, геохимия, минералогия, alkaline basalts, xenoliths, mantle, metasomatism, magma generation, geochemistry, mineralogy

1. Ананьев В.В., Селянгин О.Б. (2011) Ренит в расплавных включениях из оливина алливалитовых нодулей вулкана Малый Семячик и базальтов вулкана Ключевской (Камчатка). Вулканология и сейсмология (5), 1-7.

2. Богатиков О.А., Косарева Л.В., Шарков Е.В. (1987) Средние химические составы магматических горных пород. М.: Недра, 152 с.

3. Колосков А.В. (1999) Ультраосновные включения и вулканиты как саморегулирующаяся геологическая система. М. Научный мир. 224 с.

4. Полтавец Ю.А. (1975) Обсуждение титаномагнетитового геотермометра Баддингтона-Линдсли на основе сравнительного анализа равновесий шпинелидов магнетитовой серии. Известия АН СССР. Сер.геол. (6), 63-72.

5. Попов В.С. (1991) Отделение расплава от твердого субстрата при магмообразовании (обзор иностранной литературы). Зап. Всесоюз. минер. об-ва. 120(2), 103-114.

6. Ферштатер Г.Б. (1987) Петрология главных интрузивных ассоциаций. М.:Наука, 232 с.

7. Ферштатер Г.Б. (1990) Эмпирический плагиоклаз-роговообманковый барометр. Геохимия. (3), 328-336.

8. Ферштатер Г.Б. (2013) Палеозойский интрузивный магматизм Среднего и Южного Урала. Екатеринбург: Изд. УрО РАН. 365 с.

9. Шарков Е.В., Снайдер Г.А., Тейлор Л.А., Лазько Е.Е., Джерде Э., Ханна С. (1996) Геохимические особенности астеносферы под Аравийской плитой по данным изучения мантийных ксенолитов четвертичного вулкана Телль-Данун, Сирийско-Иорданское плато, Южная Сития. Геохимия. (9), 819-835.

10. Шарыгин В.В., Тимина Т.Ю. (2008) Ренит в щелочных базальтах: потенциальный индикатор P-T условий (по данным изучения включений расплава). Геохимия магматических пород. Школа “Щелочной магматизм Земли - 2008”. Санкт-Петербург. 175-176.

11. 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.

12. Ackerman L., Spacek P., Magna T., Ulrich J., Svojtka M., Hegner E., Balogh K. (2013) Alkaline and carbonate-rich melt metasomatism and melting of subcontinental lithospheric mantle: evidence from mantle xenoliths, NE Bavaria, Bohemian massif. J. Petrol. 54(12), 2597-2633.

13. Al-Fugha H., Al-Amaireh A. (2007) Petrology and origin of ultramafic xenoliths from north eastern Jordan volcanoes. Am. J. Applied Sci. 4(7), 491-495.

14. Al-Malabeh A. (2009) Criptic mantle metasomatism: evidence from spinel lherzolite xenoliths Al Harida volcano in Harrat Al Shaam, Jordan. Am. J. Applied Sci. 6(12), 2085-2092.

15. Al-Mishwat A., Nasir S. (2004) Composition of the lower crust of the Arabian plate: a xenoliths perspective. Lithos. 72, 45-72.

16. Barth T.F.W. (1964) Structure and volume relations of the alkali feldspar mixed crystals. Schweiz. Miner. Petrogr. Mitt. 47(1).

17. Bonen D. (1980) The Mesozoic basalts of Israel. Ph.D. scient. thesis. Hebrev Univ. Jerusalem, 59 p.

18. Caperdi S., Venturelli G., Salvioli-Mariani E., Crawford A.J., Barbieri M. (1989) Upper mantle xenoliths and megacrysts in an alkali basalt from Tallante, South-eastern Spain. Eur. J. Mineral. 1, 685-699.

19. Elmslie R.F. (1970) Liquidus relations and subsolidus reactions in some plagioclase-bearing systems. Carnegie Inst. Wash. Yearbook. 69, 148-155.

20. Esperanca S., Garfunkel Z. (1986) Ultramafic xenoliths from the Mt. Carmel area (Karem Maharal volcano), Israel Lithos. 19, 43-49.

21. Francis D. (1991) Some implications of xenolith glasses for the mantle sources of alkaline mafic magmas. Contrib. Mineral. Petrol. 108, 175-180.

22. Frey FA, Prinz M. (1978) Ultramafic inclusions from San Carlos, Arizona. Petrologic and geochemical data bearing on their petrogenesis. Earth Planet. Sci. Lett. 38, 1023-1054.

23. Henjes-Kunst F., Altherr R., Baumann A. (1990) Evolution and composition of the lithospheric mantle underneath the western Arabian Peninsula: constraints from Sr-Nb isotope sistematics of mantle xenoliths. Contrib. Miner. Petrol. 105, 406-427.

24. Hofstetter A., Feldman L., Rotstein Y. (1991) Crustal structure of Israel: constrains from teleseismic and gravity data. Geophys. J. Int. 104, 371-379.

25. Hytonen K., Schairer J.F. (1961) The plane enstatite-anorthite-diopside and its relation to basalts. Carnegie Inst. Wash. Yearbook. 60, 125-141.

26. Irving A. (1980) Petrology and geochemistry of composite ultramafic xenoliths in alcalic basalts and implications for magmatic processes within in mantle. Am. J. Sci. 280-A, 389-426.

27. Kaliwoda M., Altherr R., Meyer H. (2007) Composition and thermal evolution of the lithospheric mantle beneath Harrat Uwayrid, eastern flank of the Red Sea rift (Saudi Arabia). Lithos. 99, 105-120.

28. Kogarko L.N., Kurat G., Ntaflos T. (2001) Carbonate metasomatism of the oceanic mantle beneath Noronha Island, Brazil. Contrib. Mineral. Petrol. 140, 577-587.

29. Krienitz M., Haase M. (2011) The evolution of the Arabian lower crust and lithospheric mantle - geochemical constraints from southern Syrian mafic and ultramafic xenoliths. Geochem. Geol. 280, 271-283.

30. Lee C-T.A., Brandon A.D., Norman M. (2003) Vanadium in peridotites as a proxy for paleo-fO2 during partial melting: prospects, limitations, and implications. Geochim. Cosmochhim. Acta. 67(16), 3045-3064.

31. Macdonald G., Katsura T. (1964) Chemical Composition of Hawaiian Lava. J. Petrol. 5(1), 82-133.

32. Meen J. (1987) Mantle metasomatism and carbonatites; an experimenral study of a complex relationship. Geol. Soc. Am. Spec. Pap. 215, 91-99.

33. Metasomatism in Oceanic and Continental lithospheric Mantle. (1998) (Eds M. Coltorti, M. Gregoire). Geol. Soc., Spec. Publ. 293.

34. Mittlefehldt D.W. (1984) Genesis of Cpx amphibole xenoliths from Birket Ram: trace elements and petrologic constrains. Contrib. Mineral. Petrol. 88, 280-287.

35. Mittlefehldt DW. (1986) Petrology of high pressure clinopyroxenite series xenoliths, MountCarmel, Israel. Contrib. Mineral. Petrol. 94, 245-252.

36. Nasir A. (1992) The lithosphere beneath the northwestern part of the Arabian Plate Jordan. Evidence from xenoliths and geophysics Tectonophysics. 201, 357-370.

37. Nasir S., Stern R. (2012) Lithosphere petrology of the eastern Arabian Plate: Constraints from Al-Ashkhara (Oman) xenoliths. Lithos. 132-133, 98-112.

38. O’Reilly S.Y. Griffin W.L. (2000) Apatite in the mantle: implications for metasomatic processes and high heat production in Phanerozoic mantle. Lithos. 53, 217-232.

39. Parkinson I.J., Arculus R.J., Eggns S.M. (2003) Xenoliths from Grenada, Lesser Antilles island arc. Contrib. Mineral. Petrol. 146, 241-262.

40. Presnall C.D., Duxon J.K., O’Donnel T.H. et al. (1978) Liquidus phase relation on the join diopside-forsterite-anorthite from 1 atm to 20 kbar: their bearing on the crystallization of basaltic magma. Contrib. Mineral. Petrol. 66, 203-220.

41. Rocco I., Lustrino M., Melusso L. (2012). Petrological, geochemical and isotopic characteristics of the lithospheric mantle beneath Sardinia (Italy) as indicated by ultramafic xenoliths enclosed in alkali lavas. Geol. Rundschau. 101, 1111-1125.

42. Ryabchikov I.D., Ntaflos T., Kurat G., Kogarko L.N. (1995) Glass bearing xenoliths from Cape Verde: evidence for a hot rising mantle jet. Mineral. Petrol. 55. 217-237.

43. Sneh A., Bartov Y., Rosensaft M., Avni Y., Baer G., Becker A., Soudry D., Zilbervan E. (1997) Geological map of Israel, 1 : 100 000, Sheets 21, 22, Mizpe Ramon and En Yahav. Geol. Survey of Israel.

44. Stein M., Katz A. (1989) The composition of the subcontinental lithosphere beneath Israel: inferences from peridotitic xenoliths. Isr. Earth Sci. 38, 75-87.

45. Stern R., Ren M., Ali K., Forster H., Safarjalani A., Na-sir S., Whitehouse M., Leyborne M., Romer R. (2014) Early Carboniferous (357 Ma) crust beneath northern Arabia: tales from Tell Thannoun (southern Syria). Earth Planet. Sci. Lett. 393, 83-93.

46. Sun S.S., McDonough W.F. (1989) Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. (A.D. Saunders and M.J. Norry Eds). Magmatism in the Ocean Basalts. Geol. Soc. London Spec. Publ. 42, 313-345.

47. Vapnik Y. (2005) Melt and fluid inclusions and mineral thermobarometry of mantle xenoliths in Makhtesh Ramon, Israel. Isr. J. Earth Sci. 54, 15-28

48. White R.W. (1966) Ultramafic inclusions in basaltic rocks from Hawaii. Contrib. Miner. Petrol. 12, 245-317.

49. Willie P. (1987) Metasomatism and fluid generation in mantle xenoliths. Mantle xenoliths (ed. Nixon), 625-640.

50. Wilshire H., Shervais J. (1975). Al-augite and Cr-diopside ultramafic xenoliths in basaltic rocks from Western Unated States. Phys. Chem. Earth. 9, 257-272.