Бураковско-Аганозёрский расслоенный массив Заонежья (стр. 1 из 6)

.

Строение краевой группы и оценка состава родоначальной магмы методом геохимической термометрии.

Г.С. Николаев, А.А. Арискин, Институт геохимии и аналитической химии им В.И. Вернадского РАН

В результате исследования краевой группы Бураковско-Аганозёрского плутона выделено два типа разрезов. Первый интерпретируется как разрезы придонных частей краевой группы, второй соответствует её боковым фациям. Установлено, что на момент внедрения интрателлурические вкрапленники были представлены оливином состава Fo₈₇. На основе численного моделирования равновесной кристаллизации составов пород краевой группы по программе COMAGMAT-3.0 получена оценка температуры несколько более 1300^оС и состава родоначального расплава по петрогенным, второстепенным и редкоземельным элементам. Установлена близость химизма родоначального расплава интрузива вулканитам свиты Ветреного пояса, что является дополнительным аргументом в пользу гипотезы об их комагматичности.

Введение

Проблеме общего геологического строения и геохимической структуре плутона была посвящена первая публикация [1]. Установлено, что обобщенный разрез расслоенной серии массива характеризуется последовательной сменой четырех зон, представленных оливиновыми, двупироксеновыми, двупироксен-плагиоклазовыми и магнетит-двупироксен-плагиоклазовыми кумулатами. Исследование строения плутона затруднено сложным геологическим строением комплекса, который тектоническими разломами разбит на три блока: Бураковский (юго-западный), Шалозёрский (центральный) и Аганозёрский (северо-восточный). Из-за значительной амплитуды тектонических сдвигов блоки характеризуются разной степенью эродированности. Продемонстрировано, что в зависимости от положения в пространстве магматической камеры (центральные или периферические части) одновременно формируются породы с разной пористостью кумулятивного каркаса. Очевидно, что "синхронные" (кристаллизующиеся из одного и того же расплава) породы разных блоков, в силу вариаций разных пропорций кумулус-интеркумулус, могут создавать иллюзию принадлежности к разным этапам эволюции одной магмы, или даже к различным магмам. Это делает некорректным прямое сопоставление петро-, геохимических характеристик пород Аганозёрской и Бураковско-Шалозёрской частей массива. Нам представляется, что в этой ситуации актуальными становятся работы направленные на реконструкцию состава магматического расплава. При этом важнейшее значение приобретают особенности минерального и химического состава пород приконтактовой группы, наиболее примитивные породы которой можно использовать при моделировании первичных фазовых равновесий, характеризующих температуры и составы родоначальных магм [2].

В данной статье мы представляем результаты термодинамических расчетов для приконтактовых пород массива, указывающие на незначительные отличия температур внедрения и составов магматических расплавов, поступавших в различные части общей интрузивной камеры. Полученные оценки имеют важное значение при исследовании процессов внутрикамерного становления интрузива и могут оказаться полезны при реконструкции его геодинамического положения, а также доказательствах комагматичности с вулканическими и плутоническими образованиями региона.

Постановка проблемы

Оценка состава родоначальной магмы плутона может быть получена несколькими способами. Первый состоит в том, что за состав родоначальной магмы принимается состав закалённых пород эндоконтактовой фации интрузива. При реализации второго подхода оценка состава родоначальной магмы проводится по средневзвешенному составу пород интрузива или его расслоенной серии. Третий способ, который получил название метода геохимической термометрии [3], позволяет получить оценку температуры и состава жидкой части исходной магмы по результатам ЭВМ-моделирования равновесной кристаллизации расплавов, представляющих наименее фракционированные (примитивные) породы краевых серий [4].

В силу чрезвычайно слабой обнажённости массива задача поиска апофизов интрузивного тела или сингенетичных даек, отвечающих стадии внедрения исходной магмы, представляется трудноразрешимой. Оценка среднего состава плутона может быть произведена двумя путями. Первый включает определение средних составов разных типов пород с последующим расчетом средневзвешенного в соответствии с их распространённостью [5]. Реалистичность подобных оценок сильно зависит от принятой модели геологического строения интрузива. Другой подход основан на расчете средневзвешенных содержаний элементов по сводному вертикальному разрезу интрузива. Эта методика, использованная в работах [6, 7, 8], базируется на предположении, что соотношения пород в одномерном обобщенном разрезе, адекватно отражают пропорции их объёмов в целом по интрузиву. Такой подход показал свою эффективность для относительно небольших пластовых тел, таких как сибирские интрузивы трапповой формации [9], и пологих лопполитов типа интрузива Киглапейт на Лабрадоре [10]. Однако для крупных плутонов сложной геометрической формы встает вопрос о соответствии реальных объемов пород и их соотношений в частных разрезах, что требует независимой проверки. Кроме того, серьёзным ограничением этой методики является условие доступности полного разреза расслоенной серии, представляющего всю совокупность дифференциатов исходной магмы.

В данном исследовании мы пошли по пути реализации метода геохимической термометрии. Этот метод включает проведение термодинамических расчетов для реальных образцов пород из конкретных приконтактовых слоёв, т.е. не связан с ограничениями, которые может накладывать сложное пространственное строение массива. Это позволяет использовать результаты термометрии не только для оценки характеристик исходной магмы, но также сопоставлять их с другими подходами, используя в качестве критерия реалистичности существующих моделей геологического строения Бураковско-Аганозёрского интрузива. Как будет показано, для термометрических исследований наиболее благоприятны породы базальных частей краевой группы, которые в отличие от адкумулатов центральных частей интрузива в наименьшей степени подверглись субсолидусному переуравновешиванию, хотя и представляют кумулаты повышенной пористости, содержащие значительное количество интеркумулятивного расплава.

Строение краевой группы плутона

Рис.1

Породы краевой группы интрузива рассматриваются по данным восьми скважин, пробуренных на Аганозёрском блоке и девяти на Шалозёрском (Рис. 1). Методика идентификации и исследования краевых пород основывается на анализе геохимической структуры их разрезов и детально описана в предыдущей публикации [1]. В соответствии с этим подходом геохимическое поле плутона охарактеризовано набором индикаторных отношений элементов-примесей, которые контрастно распределяются в главные породообразующие минералы - Ni/(V+Ni), V/(Ga+V) и Sc/(Ga+Sc). Это позволяет каждой пробе дать фазовую интерпретацию. Преимущественно оливиновые породы сопровождаются максимумами Ni/(V+Ni) и минимумами отношений V/(Ga+V) и Sc/(Ga+Sc). Породы с преобладанием пироксенов имеют максимум показателей V/(Ga+V) и Sc/(Ga+Sc), но минимум отношения Ni/(V+Ni). В свою очередь для габброидов характерны минимумы всех индикаторных отношений. Отличить породы краевой группы от пород расслоенной серии можно по поведению дополнительных показателей. В разрезах пород краевой группы наблюдается "обратный" тренд индикаторов магматической эволюции, который выражается в уменьшении вверх по разрезу показателя валовой железистости (f') и увеличении анортитового отношения (an') (Анортовое отношение расчитывалось по формуле an' = (Al-Na)/(Al+Na))на фоне понижения отношения Co/(Ni+Co). При переходе к расслоенной серии тренды этих величин приобретают "нормальную" направленность, характерную для кристаллизационного фракционирования магматического расплава.

Краевая группа Аганозёрского блока. Оливиновые породы блока (Рис. 1) до глубины 900 м практически нацело серпентинизированы, вплоть до исчезновения реликтов первично-магматической структуры [11, 12]. Однако этот процесс не изменил геохимические закономерности, наблюдавшиеся в неизменённых породах [1]. Это позволяет применять упомянутую геохимическую методику и к серпентинизированным породам.

Геохимическая структура краевой группы блока отчетливо представлена в керне скважины 177 (Рис. 2А), которая, несмотря на практически полную серпентинизацию оливина, может рассматриваться как эталонная для всего блока. Переход от вмещающих мезократовых амфиболитов к породам интрузива сопровождается здесь резкой сменой характера графиков, отражающих вариации выбранных геохимических параметров. По мере удаления от контакта в разрезе краевой группы наблюдается последовательная смена габброидов, пироксенитов и пойкилитовых перидотитов, сложенных преимущественно оливином. Характерно, что значение показателя Ni/(V+Ni), отражающего соотношение Ol и Px, в оливинсодержащих породах, монотонно возрастает. Это коррелирует с понижением нормативного содержания пироксеновых компонентов, которое вероятно обусловлено уменьшением пористости кумулуса (количества интерстициальной жидкости) в направлении от контакта интрузива.

Рис.2

Уменьшение отношения Co/(Ni+Co) вверх по разрезу также подтверждает предположение об увеличении доли кумулятивного интрателлурического Ol относительно примокристов, образовавшихся in situ при кристаллизации межзернового расплава. Поскольку в керне скв. 177 наблюдается только монотонное понижение значений Co/(Ni+Co) без признаков изменения тренда этого показателя, то имеющуюся последовательность пород следует рассматривать как неполный разрез краевой зоны, видимой мощностью 90 м.