WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

В Grt-Crd-Sil-Qtz-Bt метапелитах «поперечной» складки Баккликраал (рис. 1) реакционная структура характеризуется двумя генерациями Crd. Местами Crd1 почти полностью замещает гранат, нередко образуя по нему псевдоморфозы в которых Crdсохраняются вростки перекристаллизованного Qtz, реже Sil1. При этом XMg уменьшается к контакту с деформированным Grt. Кордиерит Crd2 отличить от Crd1 под микроскопом не Crd XMg возможно, и лишь слабое возрастание в сторону Grt позволяет это сделать. Можно предположить, что Crd1 возникает на стадии IH, Crd2 – на стадии DC. Однако это предположение справедливо лишь при условии, что в первичном гнейсе (D2/M2) вообще отсутствовал кордиерит. Если же он был и его можно как-то идентифицировать, то вполне реально определить протолит, по которому развивался процесс D3/М3. Мы анализировали порфиробласты Grt и Crd из Sil1-Qtz кварцевой основной массы. Профили поперек химической зональности контактирующих Grt, Bt и Crd свидетельствуют о смещении вправо обменных реакций GrtMg + CrdFe = CrdMg + GrtFe (4) GrtMg + BtFe = BtMg + GrtFe (5) т.е. отражают понижение Т (Перчук, 1970). Причем форма этих профилей не соответствует диффузионному обмену Fe и Mg (Lasaga, 1983), а скорее отражает перекристаллизацию минералов в поле стабильности четырех фаз (Grt+Sil1+Qtz+Crd) при протекании реакций (2) и (3). Это в, частности, выражается в уменьшении содержания Kfs (Or100-95).

Grt В недеформированных Grt-Crd-Орх-Qtz-Bt гнейсах NMg систематически Grt Grt уменьшается от ядра к краю при NCa =4-5 мол. %. Но изменение это не однородно: NMg изменяется от 60 в ядрах порфиробластов (стадия 1) до 53 % вблизи свободных от Grt Opx включений краев, в самих краях NMg резко снижается от 52 до 46 мол. %. NMg Opx уменьшается от ядра к краю при сложном изменении NOK. Во многом это определяется составом контактирующего минерала. Так например, если Орх1 находится между Crd1 и Opx каймой Qtz, отделяющей Opx от Crd, то NOK в контакте с Qtz уменьшается, а в направлении Crd1 увеличивается. Не исключено, что кайма Qtz появилась на поздней стадии роста Орх1, возможно даже при образовании реакционной структуры. Гистограмма для Орх1, рассчитанная на основе 125 микрозондовых анализов, показывает нормальное Opx Opx распределение NMg. Т.е. состав крупных порфиробластов Opx1 устойчив ( NMg =74-75), при Opx росте NMg к контактам с Crd1, что отражает систематическое снижение Т (Perchuk, 1977).

Химические профили вскрыли необычную зональность биотита (Bt1): поперек спайности, Bt Bt от ядра зерна к его краю намечается слабая корреляция между Al и XMg ( Al(f.u.) = Bt 0,383+1,429 XMg, r2 = 0,519), а вдоль спайности она тоже слабая, но отрицательная; причем Bt в обоих случаях XMg изменяется от 0,755 до 0,775.

II.3.4.2. Район гранитного плутона Булаи.

В частично деформированных Grt-Crd-Sil-Qtz-Bt метапелитах района Булаи Grt NMg систематически снижается от 43 в ядрах до 28,8 краях зерен. Судя по составу, Crd представлен двумя генерациями – высоко магнезиальной и относительно железистой. Чаще всего Crd1 встречается вокруг зерен Grt в виде изометричных зерен и агрегатов с неориентированным Sil, тогда как Crd2 в основном образует срастания с ориентированными Crd1 Crd зернами Sil и Qtz. NMg изменяется от 82,1 в ядре до 85,6 у контакта с Grt, а NMg 2 – от до 80,8 мол. % в непосредственном контакте с Grt. Однако два кордиерита далеко не всегда встречаются в изученных образцах. Чаще они приурочены к микродеформациям (микроширзонам).

II.3.4.3. Район г. Мусина.

В метапелитах структуры Шанзи и Кэмпбелл хорошо определяются две генерации Grt, Crd. Они четко выделяются и по магнезиальности. Вместе с тем вокруг обеих генераций граната наблюдается срастания силлиманита с кварцем, погруженные в кордиеритовую матрицу. Вне зависимости от генерации в сторону контактов с Grt и Bt разных генераций Crd NMg возрастает, что согласно принципу фазового соответствия (Перчук, 1970) отражает снижение температуры, т.е наложение регрессивной стадии метаморфизма на все минеральные ассоциации. Изучен химизм минералов в двух образцах одинакового валового состава, один из структуры Шанзи, а второй – из Кэмпбелла.

Метапелиты TOV13 (футляровидная складка Шанзи) и 06-19 (структура Кэмпбелл) резко различаются между собой по магнезиальности сосуществующих минералов. Это предполагает нагрев породы при почти постоянном давлении. Однако проверить этот предположение можно лишь путем вывода Р-Т трендов для этих образцов.

Глава III. Термодинамические условия локальных равновесий минералов Р-Т режимы декомпрессии и остывания пород гранулитовой фации отражаются в их Р-Т трендах (Perchuk, 1973, 1977). Для их вывода использовались химические анализы локально равновесных минералов, что позволило выявить термальную и динамическую историю пород Центральной Зоны комплекса Лимпопо. Однако мы не первые, кто предпринимал такую попытку. Так в работах (Holzer et al., 1998, Schller et al., 1999) на основании оценок изотопного возраста пород Центральной Зоны предлагалось два тренда:

первый, отражающий позднеархейский (~2,6 – 2,55 млрд. лет) низкобарный метаморфизм гранулитовой фации, связанный с обширным гранитным и чарнокитовым магматизмом, и второй – раннепротерозойский (~2,0 млрд. лет) высокобарный ID тренд. Основанием для первого Р-Т тренда служили главным образом неопубликованные данные по тем же метапелитовым гнейсам вблизи плутона Булаи, которые описаны выше.

III.1. Методы расчета параметров равновесий Для расчета термодинамических параметров мы использовали термодинамически взаимосогласованную базу данных, полученную исследовательской группой Л.Л.Перчука.

Обменные равновесия (4) и (5) были использованы для расчета температур, тогда как fl реакции (1), (2) и (3) – для расчета давления и aH O, соответственно.

fl III.1.1. Метод расчета aH O и изоплет для дивариантных равновесий Fe-Mg минералов Большинство изученных метапелитов Центральной Зоны комплекса Лимпопо содержат ассоциацию Bt+Sil+Qtz+Kfs+Grt. Именно поэтому реакцию Grt+Kfs+H2O = Bt+Sil2+Qtz можно использовать для расчета активности воды во флюиде по уравнению fl aH O = exp[G(2)/RT] где m m m G(2)= Ho(2) - TSo(2) + PVo + RTln fHfl -GPhl +GPrp + GSan, O При равновесных условиях свободная энергия Гиббса для реакции (2) равна G(1)= Ho(1) - m m TSo(1) + PVo(1) + (G )Crd +GPrp = 0. Изоплеты для минералов метапелитовых ассоциаций Mg (Grt, Opx, Crd и Bt) были рассчитаны методом решения системы независимых термодинамических уравнений для сопряженных реакций с использованием полученных fl для каждого данного образца зависимостей aH O от температуры.

III.2. Результаты расчета термодинамических параметров минеральных равновесий III.2.1. Северная Краевая Зона Образование Oрx-Crd реакционных структур вокруг зерен граната на контакте с кварцем из Северной Краевой Зоны Комплекса Лимпопо происходит по реакции (1). Она может смещаться вправо (i) при повышении температуры и постоянном давлении, (ii) при понижении давления, но при постоянной температуре, а также (iii) при снижении Р и Т (Smit et al., 2001; Walter et al., 1984).

По Bt-Opx термометру при Р = 8 кбар температура составляет всего 720 оС. Вместе с тем пиковые параметры метаморфизма пород ЮЗ комплекса Лимпопо (van Reenen, 1983) и о ЦЗ определены как 900 С и 9 кбар (Перчук и др., 1996). Для СЗ надежных оценок нет:

опубликованы приблизительные сведения о Р-Т параметрах минеральных равновесий. В нашем распоряжении была коллекция метапелитов из ЦЗ. Наряду с Sil-Opx-Qtz ансамблями среди них обнаружены бескварцевые парагенезисы, Crd+Spl+Spr+Sil+Opx+Phl. На диаграмме Р-Т моновариантная линия равновесия Crd+Spl = Opx+Spr+Sil находится в области стабильности парагенезиса Sil+Opx+Qtz и почти параллельна оси температуры.

При 900 оС этой линии соответствует давление 9 кбар, что совпадает с оценкой названных выше пиковых параметров метаморфизма.

III.2. 2. Южная Краевая Зона По данным (Perchuk et al.,1996) гранулиты Южной Краевой Зоны характеризуются разнообразными реакционными структурами, которые отвечают разным стадиям термодинамической эволюции пород вдоль регрессивного Р-Т тренда. Реакция (1), приводящая к формированию Crd-Opx коронарных структур, смещается вправо при декомпрессионном охлаждении. Закономерные изменения составов сосуществующих минералов свидетельствуют о росте Crd-Opx корон на регрессивном этапе метаморфизма.

Этот вывод подтверждается расчетами Р-Т параметров с использованием Grt-Crd-Opx-Qtz геотермобарометра (Aranovich, Podlesskii, 1989; Perchuk et al., 1985). Так, например, метаморфическая история метапелита DV101 из ЮЗ записана в последовательном росте различных минеральных ассоциаций вдоль Р-Т тренда. Этот тренд отражает соответствующие изменения в составе контактирующих минералов. Верхняя часть Р-Т тренда отвечает условиям пика метаморфизма (8 кбар и 850оС), рассчитанным по составам ядер крупных зерен граната. Нижняя, субизобарическая часть Р-Т тренда соответствует всплыванию ЮЗ гранулитового комплекса Лимпопо в верхнюю часть континентальной земной коры в неоархее.

III.2.3. Центральная Зона III.2.3.1. Гранулиты структуры Баккликраал Р-Т тренд для деформированных гнейсов (D3/M3). Как отмечено при петрографическом описании деформированных (D3/M3) гнейсов, наряду с парагенезисом Crd+Grt+Sil+Qtz+Bt+Kfs, в них присутствует Ms. Встречается он исключительно редко и всегда как вторичный минерал, развитый по Kfs и Sil2 (реакция Or+Sil+H2O=> Ms+Qtz).

Тем не менее, он определяет нижний температурный предел ретроградной стадии метаморфизма. Верхняя температурная граница при Р 9 кбар не превышает ~900°C (Spear et al., 1999). В общем случае частичное плавление не характерно для деформированных метапелитов. Отсутствует и Орх. Поэтому реакция (3) протекает в fl относительно узком диапазоне P-T- aH O. Этот температурный интервал был использован fl для корректировки изоплет Crd и Grt и определения aH O для каждого локального равновесия при Т, рассчитанной по Bt-Grt термометру. Расчет осуществлялся для трех представительных образцов (обр. Т73, Т18, Т20). Для обр. Т73 температурная fl fl зависимость aH O аппроксимирована (van Reenen et al., 2004) линейной функцией aH O = 2 fl 0,5017-0,0002247·T(oC). Такая же операция проделана по расчету aH O для образца Т20:

fl aH O = 0,4643-0,0002966·T(oC). В отличие от образцов Т73 и Т20, данные для образца Тfl не характеризуются систематическими изменениями aH O (в пределах 0,294 – 0,260) как fl функции Т. Поэтому мы определили среднее значение aH O = 0,282. На основе индивидуальных Р-Т оценок выведены Р-Т тренды для трех образцов. Для образцов Т20 и Т73 они оказались идентичными, а для обр. 18 тренд проходит чуть выше по давлению (рис.2).

Рис. 2. Р-Т тренды для деформированных метапелитов из геологической структуры Баккликраал (район г.

Оллдейз, рис. 1; van Reenen et al., 2004), выведенные для образцов Т18, Т20 и Т23.

В недеформированных метапелитах наблюдаются четыре типа реакционных структур:

(1) Opx-Crd симлектиты, которые широко развиты вокруг граната и окружены плагиоклазовыми и ортопироксеновыми каймами. Эта структура связана с повсеместным развитием симплектита Opx+Crd вокруг граната по реакции (1) (рис.3б). (2) Замещение биотита ортопироксеном. В этом образце Bt всегда блокирован Opx, что отражает виртуальную реакцию Bt+Qtz = > Opx+гранитный расплов, потому что Kfs в этих породах отсутствует. Более того, нет и лейкосомы. Экстрагированный гранитный расплав на этапе D2/M2 (~ 2,65 млрд. лет) привел к образованию больших масс синхронных лейкократовых гранитов Сингелелле, а недеформированные метапелиты типа обр. JС1 могут рассматриваться как реститы, которые были перекристаллизованны при высоких P-T параметрах. 3) Развитие куммингтонита между Opx и Qtz по реакции Opx+Qtz+H2O = Cum (4) Наконец, в порфиробластах ортопироксена наряду с включениями кварца наблюдаются ламелли силлиманита, что предполагает равновесие Opx+Sil+Qtz = > Crd+Grt и, тем самым, подтверждает наше предварительное заключение, что метапелит JC1 на самых ранних стадиях метаморфического процесса был сформирован в условиях фации Opx+Sil+Qtz (Маракушев, 1964). Это заключение основано на присутствии включений Sil и Qtz в Орх.

P-T тренд для недеформированных гнейсов (D2/M2). В породах полиметаморфических комплексов всегда скрыта ранняя P-T история, так как каждый последующий этап метаморфизма стирает предыдущий. К счастью, в некоторых недеформированных образцах сохранились фазовые отношения этапа D2/M2 (~2,65 млрд. лет) и лишь реакционная структура (1) возможно была образована на этапе D3/M3 (~2 млрд. лет). Один из таких образцов (JC1) изучен очень детально. В нем установлены следующие основные ступени эволюции: (а) породой срезаны границы минералных фации; (б) систематическая химическая зональность Fe-Mg минералов (см. рис. 3) отражают снижение P-T параметров;

(в) биотит замещается ортопироксеном, что предполагает частичное плавление и экстракцию гранитного расплава из породы (отсутствует лейкосома); (г) хорошо развита коронарная структура (1), отражающая последнюю стадию формирования породы. Все эти наблюдения должны быть отражены в P-T тренде, потому что они связаны с различными стадиями метаморфической эволюции породы JC1. Мы рассчитали P-T параметры для определения границы между Sil+Opx+Qtz и Crd+Grt фациями. Параметры изменяются в o пределах: 800 < T C < 900 и 8,5 < P, кбар < 9. Эти оценки предполагают пик метаморфического события D2/M2.

Мы также рассчитали температуру и давление на основе изменения химических составов Fe-Mg минералов в дивариантной реакции (1). Вместе с данными по равновесию (1), использованы минералогические термометры (4) и (5), а также обменные равновесия GrtMg + OpxFe = OpxMg+ GrtFe и CrdMg + Fo = CrdFe + En для расчета верхней части P-T тренда на рис. 3а. В нижней его части хорошо виден «разрыв» (отсутствуют точки) между температурами 675 oC и 740 oC. Этот «разрыв» предполагает отмеченное выше частичное плавление гнейса с образованием свиты лейкократовых гранитов Сингелеле. Это предположение основано на двух сингенетических событиях: (1) образование гранатовой каймы, не содержащей включений и (2) замещение биотита ортопироксеном. Используя составы всех трех минералов, показания Opx-Grt и Bt-Grt термометров, а также P-T тренды на рис. 3а, мы установили параметры, при которых могло произойти частичное плавление породы:

Термометр Bt-Grt Opx-Grt T oC 680 – 712 715 – P, kbar 6,3 – 6,6 6,6 – 6,Геологическое изучение Центральной Зоны комплекса Лимпопо показывает, что лейкократовые граниты Сингелеле действительно могли образоваться при анатексисе гнейсов типа Оллдайз, поскольку они интрудируют как частично расплавленные породы, так и другие чуть более древние неоархейские толщи (Shnge, 1946; Bahnemann, 1973).

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»