ОСОБЕННОСТИ ПЕТРОГЕНЕЗИСА ПИКРИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ИЗ
ОФИОЛИТОВ ЮЖНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ

В. А. Симонов, С. В. Ковязин

Институт геологии и минералогии СО РАН, Новосибирск, [email protected]
Среди офиолитов Алайского хребта (Южный Тянь-Шань) выделяются три наиболее крупные ассоциации – Киргизатинская, Ходжагаирская и Сарталинская [Куренков и др., 2002]. Пикритовые комплексы характерны в целом для офиолитов этого региона [Котова, 1975; Михайлов, Баранов, 1981; Вишневский и др., 1985; Коптева, 1987], но наиболее развиты они среди вулканогенно-кремнистых пород киргизатинской ассоциации [Куренков и др., 2002].

Наши исследования киргизатинских офиолитов показали, что в их составе принимают участие две серии пород. Серия преимущественно основного состава включает: редкие проявления габброидов, дайковый комплекс типа “дайка в дайке”, подушечные базальтовые лавы. Среди ультраосновных пород выделяются: перидотиты с кумулятивными структурами, выполняющие тела мощностью в несколько десятков метров; дайки пикритов; пикритовые подушечные лавы; пикритовые гиалокластиты. Среди эффузивов и дайковых пород существуют разности переходные к серии основного состава: пикробазальты и пикродиабазы [Симонов, 1993; Куренков и др., 2002]. Часть пород обладает высокими значениями MgO (до 37 мас.%) с одновременно низкими содержаниями SiO₂ (до 35.5 мас.%), что свидетельствует об их принадлежности к меймечитам. В целом, устанавливается непрерывный ряд от меймечитов к пикробазальтам с ростом SiO₂ до 44.5 мас.% и падением MgO до 12 мас.% (рис. 1).

Детальные исследования образцов пород из пикритовых комплексов киргизатинских офиолитов позволили найти и проанализировать расплавные включения в оливиновых вкрапленниках из пикритовых (образец С-66а-85 с содержанием MgO – 23 мас.%) пиллоу-лав и в оливинах гипербазитов с кумулятивными структурами меймечитового (образец С-63-85 с MgO – 32 мас.%) состава. Включения исследовались по методике, описанной ранее [Симонов, 1993; Sobolev, Danyushevsky, 1994]. Составы расплавных включений установлены на рентгеновском микроанализаторе "Camebax-micro" (Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск).

Расплавные включения (размерами 5-20 мкм) располагаются равномерно или занимают центры вкрапленников оливина в пикритовых лавах. Включения содержат светлое стекло, несколько коричневатых кристаллических фаз и газовый пузырек. При нагреве в микротермокамере полностью гомогенными включения становятся в интервале 1230-1255С. В оливинах гипербазитов с кумулятивными структурами расплавные включения (5-45 мкм) располагаются в центре или по зонам роста кристаллов. Температуры гомогенизации выше и интервал их значений более широкий – 1230-1255С. Устанавливается прямая зависимость температур и составов включений. При этом с максимальным содержанием магния включения в оливинах гипербазитов показывают повышенные температуры по сравнению с данными по лавам, а общий тренд хорошо совпадает с трендом включений в оливинах из пород Гавайских островов. Соответственно более железистые включения в минералах эффузивов обладают минимальными температурами. Сравнение температур гомогенизации расплавных включений в оливинах из ультраосновных пород Алайского хребта, полученных экспериментально, с рассчитанными по программе PETROLOG [Danyushevsky, 2001], ликвидусными температурами показало хорошую сходимость этих характеристик. В целом, приведенные данные свидетельствуют о достоверности полученных по расплавным включениям температурных параметров кристаллизации пород из пикритовых комплексов офиолитов Южного Тянь-Шаня.

По химическому составу расплавные включения принадлежат к сериям с нормальной щелочностью. На диаграмме (рис. 1), показывающей зависимость содержания MgO от SiO₂, отчетливо видно, что расплавы, из которых кристаллизовались оливины из пикритовых комплексов офиолитов Южного Тянь-Шаня, были близки к составу оливиновых базальтов (с MgO преимущественно от 8.8 до 14.7 мас.%), в то время как породы, содержащие данные минералы, гораздо более магнезиальны – до меймечитов с MgO до 34.4 мас.%. Эти факты свидетельствуют о формировании рассмотренных пород из исходных магм в результате кумуляции оливинов, которая сопровождалась резким падением MgO и образованием менее магнезиальных базальтовых расплавов. Подобные особенности петрогенетических процессов были установлены нами ранее с помощью расплавных включений для пикритов гайота Кастор в Тихом океане [Симонов и др., 2004]. Необходимо подчеркнуть, что большинство составов расплавных включений из офиолитов Тянь-Шаня располагаются в поле включений в оливинах из пород Гавайских островов (рис. 1).

По соотношению TiO₂-FeO/MgO данные по включениям в оливинах пикритовых комплексов офиолитов Южного Тянь-Шаня разбиваются на две группы. Наиболее примитивная группа с минимумом титана (0.8-1.4 мас.%) находится в тесной ассоциации с самими пикритами и содержит данные только по включениям в гипербазитах с кумулятивными структурами. Включения с повышенным содержанием титана показывают эволюцию расплавов до поля океанических островов (OIB) с ростом FeO/MgO (от 0.6 до 1.8) и титана до 2.1 мас.%. Эта группа, где преобладают включения в оливинах из пикритовых лав, хорошо соответствует данным по включениям в минералах гайота Кастор. В целом, по характеру распределения титана и низкой жезезистости магмы офиолитов Южного Тянь-Шаня существенно отличаются от расплавов океанических плато и близки к базальтам срединно-океанических хребтов.

Данные на диаграмме Al₂O₃-FeO/MgO показывают полное совпадение особенностей расплавных включений в оливинах из пород офиолитов Южного Тянь-Шаня, гайота Кастор и Гавайских островов, свидетельствующих о практически постоянных значениях алюминия с ростом железистости и фиксирующих эволюцию остаточных расплавов. В то же время, составы пикритов Тянь-Шаня и гайота Кастор располагаются на тренде оливиновых кумулятов, показывающем одновременное падение алюминия и железистости от области примитивных расплавов.

На основе данных по составам расплавных включений в оливинах были проведены оценки параметров выплавления из мантийного субстрата первичных расплавов по методу [Schilling et al., 1995]. В результате установлено, что первичные расплавы офиолитов Южного Тянь-Шаня формировались на глубинах 55-100 км при температурах – 1360-1540^оС. Широкие диапазоны глубин и температур магмогенерации свидетельствует, скорее всего, о влиянии мантийных плюмов.

Основные выводы

1. Данные по расплавным включениям в оливинах свидетельствуют о том, что породы пикритовых комплексов офиолитов Южного Тянь-Шаня формировались из исходных расплавов в результате кумуляции оливинов, которая сопровождалась падением MgO и образованием менее магнезиальных базальтовых расплавов.

2. Исследования составов расплавных включений в оливинах говорят о сходстве магматических систем офиолитов Южного Тянь-Шаня, гайота Кастор и Гавайских островов.

3. Расчеты на основе данных по расплавным включениям показывают вероятность высоких параметров генерации первичных расплавов офиолитов Южного Тянь-Шаня, близких в своих максимальных значениях к данным по гайоту Кастор и Гавайским островам.

4. В целом, результаты исследования расплавных включений не только позволили расшифровать особенности петрогенезиса пикритовых комплексов офиолитов Южного Тянь-Шаня, но и подтвердили опубликованные ранее выводы о формировании этой ассоциации в палеогеодинамических условиях влияния глубинных плюмовых систем типа “горячей точки” Гавайских островов [Куренков и др., 2002].

Работа выполнена при финансовой поддержке Комплексного интеграционного проекта СО РАН № 6.16.

Список литературы

Вишневский Л. Е., Савочкина Е. Н., Шатагин Н. Н. Петрохимические особенности и металлогения вулканических ультрамафитов (пикритов) офиолитовой ассоциации северного склона Алайского хребта (Южная Фергана) // Формационнное расчленение, генезис и металлогения ультрабазитов, Свердловск, 1985. С.148-149.

Коптева В. В. Проявление подводного фонтанирования базальтов и пикрит-базальтов в герцинидах Алайского хребта // Докл. АН СССР, 1987, Т.294, № 4. С.928-930.

Котова Л. Н. Гиалокластиты ультраосновного состава в Южно-Тяньшанском офиолитовом поясе // Докл. АН СССР, 1977, Т.232, № 6. С.1391-1394.

Куренков С. А., Диденко А. Н., Симонов В. А. Геодинамика палеоспрединга. М.: ГЕОС, 2002, 294 с.

Магматические горные породы. Т. 1. М.: Наука, 1983, 766 с.

Михайлов Н. П., Баранов В. В. О структурах спинифекс в пикритах Южного Тянь-Шаня // Узб. геол. журн., 1981, № 4. С.17-24.

Симонов В. А., Ковязин С. В., Колобов В. Ю. Физико-химические параметры магматических систем гайота Кастор (Тихий океан) // Докл. РАН, 2004, Т. 398, № 4. С. 529-532.

Симонов В. А. Петрогенезис офиолитов (термобарогеохимические исследования) // Новосибирск: ОИГГМ СО РАН, 1993, 247 с.

Соболев А. В., Никогосян И. К. Петрология магматизма долгоживущих мантийных струй: Гавайские острова (Тихий океан) и о-в Реюньон (Индийский океан) // Петрология, 1994, Т. 2, № 2. С. 131-168.

Danyushevsky L. V. The effect of small amounts of H₂O on crystallisation of mid-ocean ridge and backarc basin magmas // J. Volcan. Geoth. Res., 2001, V. 110, № 3-4. P. 265-280.

Schilling J.-G., Ruppel C., Davis A. N., McCully B., Tighe S. A., Kingsley R. H., Lin J. Thermal structure of the mantle beneath the equatorial Mid-Atlantic Ridge: Influences from the spatial variation of dredged basalt glass compositions // J. Geophys. Res., 1995, V.100, № B7. P. 10057-10076

Sobolev A. V., Danyushevsky L. V. Petrology and Geochemistry of Boninites from the North Termination of the Tonga Trench: Constraints on the Generation Conditions of Primary High-Ca Boninite Magmas // J. Petrol., 1994, V. 35. P. 1183-1211.

Рис. 1. Диаграмма MgO–SiO₂ для расплавных включений и пород из пикритовых комплексов офиолитов Южного Тянь-Шаня.

1, 2, – расплавные включения в оливинах из гипербазитов с кумулятивными структурами (1) и эффузивных пикритов (2) киргизатинских офиолитов; 3 – породы пикритового комплекса киргизатинских офиолитов; 4 – расплавные включения в оливинах из пород гайота Кастор (Тихий океан); 5 – пикриты и пикробазальты гайота Кастор. Пунктиром обозначено поле расплавных включений в оливинах из пород толеитовой и промежуточной серий Гавайских островов и острова Реюньон. Поля пород: I – меймечиты; II – пикриты, III – пикробазальты, IV – оливиновые базальты, V – базальты. Рисунок построен на основе оригинальных данных с использованием материалов [Магматические горные породы, 1983; Соболев, Никогосян, 1994; Симонов и др., 2004].