WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Геохимия и петрология надсубдукционных перидотитов

Автореферат докторской диссертации по геологии-минералогии

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
 

ГОрнова Марина Аркадьевна

Геохимия и Петрология Надсубдукционных перидотитов

Специальность 25.00.09 - геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора геолого-минералогических наук

Иркутск 2011

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского Отделения РАН (ИГХ СО РАН)

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук

Савельева Галина Николаевна

Доктор геолого-минералогических наук

Макрыгина Валентина Алексеевна

Доктор геолого-минералогических наук

Симонов Владимир Александрович

 Ведущая организация:  

Учреждение Российской академии наук Институт                                                                    

геологии и геохимии им. акад. А.Н. Заварицкого                   Уральского отделения РАН

Защита состоится ___________ 2011г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 003.059.01 при Учреждении Российской академии наук Институте геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения РАН по

адресу: 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а; Факс: (3952) 42-70-00.

Е-mail: korol@igc.irk.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГХ СО РАН по адресу: 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а.

Автореферат разослан _____________ 2011г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.г.-м.н.                                                                                        Г.П. Королева

Введение



Актуальность темы. Проблема формирование литосферы - внешней оболочки Земли является одной из важнейших в геологии. В основе этого процесса лежит плавление мантии с образованием перидотитовых реститов и комплементарных к ним базальтовых или коматиитовых расплавов. Геохимический анализ перидотитов дает представление о составе литосферной мантии и позволяет с большой степенью достоверности оценить механизм и физико-химические условия плавления, состав расплавов и исходного мантийного вещества. Этому способствуют современные аналитические возможности (ICP-MS), позволяющие определять очень низкие концентрации несовместимых элементов в ультраосновных породах. В отличие от достаточно хорошо изученного процесса плавления в срединно-океанических хребтах, формирующего океаническую литосферу, в представлениях о процессах, происходящих в надсубдукционных зонах, еще много неясного. Pearce с соавторами [Pearce et al., 1984] ввели термин “надсубдукционные перидотиты” (SSZP) для океанических перидотитов с иными геохимическими особенностями, чем абиссальные перидотиты срединно-океанических хребтов.  

Работа посвящена изучению реститовых перидотитов палеоостроводужных систем складчатых поясов, что позволяет решать как петрологическую задачу, так и  проводить реконструкцию геодинамических условий их формирования, что важно для реставрации ранних этапов геологической истории формирования континентальной коры.

Целью настоящей работы является создание модели формирования надсубдукционной мантии.  

Основные задачи исследования:

  1. детальное геохимическое изучение реститовых перидотитов из Джидинской и Адацагской зон складчатого обрамления Сибирского кратона, Шарыжалгайского краевого выступа Сибирского кратона и ксенолитов кимберлитовой трубки Удачная;
  2.  изучение процесса взаимодействия мантийный перидотит-расплав в надсубдукционных зонах.
  3. выявление механизмов и P-T условий плавления при формировании реститовых перидотитов в надсубдукционных зонах;
  4. выявление критериев, позволяющих разделить магматический и метасоматический этапы формирования пород в надсубдукционных зонах;
  5. обобщение имеющейся геологической, геохимической и петрологической информации о надсубдукционных перидотитах;
  6. сопоставление изученных пород с абиссальными и надсубдукционными  перидотитами и реконструкция геодинамических условий их формирования.

Научная новизна. Впервые получены прецизионными методами анализа (РСМА, РФА, ICP-MS, SIMS) данные о составе, в том числе редкоэлементном, пород и минералов до этого слабо изученных реститовых перидотитов Джидинской и Адацагской зон Центрально-Азиатского складчатого пояса и Сарамтинского массива Шарыжалгайского краевого выступа фундамента Сибирской платформы. На их основе оценена степень, условия и механизмы плавления при образовании пород, выявлены геологические, петрографические и геохимические признаки взаимодействия перидотитов с островодужными расплавами разного состава, проведены геодинамические реконструкции обстановок формирования. Это позволяет на новом уровне интерпретировать раннюю историю формирования литосферы в изученных регионах.

Проведено обобщение имеющейся в литературе и полученной автором геологической, геохимической и петрологической информации о надсубдукционных перидотитах. Установлено, что особенности их состава обусловлены двумя процессами: декомпрессионным плавлением астеносферной мантии в присутствии воды в надсубдукционных зонах и взаимодействием ранее сформированной океанической литосферной мантии с просачивающимися островодужными расплавами.  

Получены новые данные о редкоэлементном и изотопном (?18O) составе минералов перидотитовых ксенолитов из кимберлитовой трубки Удачная.  Аргументировано, что формирование кратонной литосферной мантии начинается с преобразования океанической литосферной мантии в надсубдукционных зонах. 

Практическое значение. Систематизированные в работе минералого-геохимические особенности надсубдукционных перидотитов позволяют использовать их при изучении реститовых перидотитов складчатых поясов с целью геодинамической реконструкции геологической истории развития региона и аттестации связанных с ними полезных ископаемых. Крупнейшее в мире Кемпирсайское месторождение подиформных хромититов располагается в  надсубдукционных перидотитах. Выявленный в Эгийнгольском массиве процесс взаимодействия гарцбургитов с бонинитовым расплавом способствовал нахождению хромититов в дунитах.

Фактический материал и методы исследования. В основе диссертации -  геологические наблюдения и пробы, отобранные автором в 1983-2007гг. во время проведения полевых работ. Исследование выполнено в лаборатории геохимии ультраосновного и основного магматизма ИГХ СО РАН в соответствии с плановыми темами НИР и проектами РФФИ (98-05-64214, 02-05-64746, 05-05-64642, 09-05-01079).

Петрографические исследования и анализ минералов проводились в прозрачно-полированных шлифах на поляризационном микроскопе Olympus BX51 (Япония), электронном микроскопе LEO 1430VP (Oxford Instruments, Англия) и рентгеноспектральных микроанализаторах SUPERPROBE-733 и JXA8200 (JEOL, Япония) с  волновыми и энергодисперсионными спектрометрами.

Определение основных породообразующих элементов в перидотитах проводилось методом РФА по стандартной методике на многоканальном рентгеновском спектрометре СРМ-25, Na и K – методом пламенной фотометрии, Cr и Ni – методом атомной абсорбции на спектрометре модели 503 АAnalyst 800 фирмы Perkin-Elmer. Содержания редких элементов (Nb, Zr, Hf, Ti, Th, Rb, Ba, Sr, Y, REE) определялись методом масс-спектрометрического анализа с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) на масс-спектрометре высокого разрешения ELEMENT2. Для контроля правильности результатов  использовались международные стандарты JP-1 и DTS-1. Воспроизводимость для большей части элементов не превышала 10 %, для La, Ce, Nb, Ba составила ~20-25 %. Определение содержаний редких элементов в перидотитах методом ICP-MS является сложной аналитической задачей из-за низких концентраций, плохой аттестованности международных перидотитовых стандартов и часто недостаточной чистотой используемых при разложении кислот. Пробы исследуемых перидотитов разлагались и снимались минимум дважды.  Содержание Ti, V и Sc  контролировалось его определением другим методом по специально разработанной методике РФА на спектрометре S4 Pioneer фирмы Bruker AXS (Германия). Относительное стандартное отклонение не превышало 7%. Все эти анализы проводились в ИГХ СО РАН.

Редкоэлементные составы пироксенов были получены  методом вторично-ионной масс-спектрометрии (SIMS) в Институте микроэлектроники РАН (г. Ярославль, аналитик С. Симакин). Воспроизводимость измерений не превышала 10 % для примесей с концентрациями >1 г/т и 20 % для концентраций <1 г/т. Изотопный анализ кислорода в минералах выполнен в аналитическом центре ДВГИ ДВО РАН методом фторирования. Измерение ?18О проводилось на масс-спектрометре Finnigan MAT 252 с двойной системой напуска. Воспроизводимость результатов ?18О для образцов составляет 0.2‰.

В работе применены методы геохимического моделирования процесса частичного плавления мантийного вещества.

Основные защищаемые положения:

1) Показано, что широко проявленный в надсубдукционных зонах процесс взаимодействия литосферной мантии с островодужными расплавами фиксируется особенностями микроструктуры перидотитов, изменением состава минералов, пород и присутствием пироксенитовых даек.

2) Установлены два процесса преобразования мантийной литосферы  островодужными расплавами: взаимодействие с бонинитами приводит к кристаллизации оливина за счет ортопироксена и образованию дунитов, взаимодействие с высоко-Si расплавами на поздних стадиях развития островных дуг приводит к кристаллизации ортопироксена за счет оливина и образованию лерцолитов из гарцбургитов.  

3) Установлены  геохимические особенности надсубдукционных перидотитов: низкие концентрации HREE, U-V образные кривые распределения редких элементов c аномалиями положительными по Sr, Zr-Hf, знакопеременными по Ti и отрицательными по Nb. Они обусловлены как высокими степенями декомпрессионного плавления в надсубдукционных зонах спрединга, так и взаимодействием океанической литосферной мантии с островодужными  расплавами.

4) Выявлено, что в складчатых поясах сохраняются преимущественно реститовые перидотиты надсубдукционного геохимического типа. Редкие перидотиты абиссального геохимического типа могли формироваться как в срединно-океанических хребтах, так и на ранних стадиях плавления в надсубдукционных зонах спрединга.

5) Аргументировано, что в надсубдукционных зонах начинается процесс превращения истощенной океанической литосферной мантии в более обогащенную кратонную.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на  Международном офиолитовом симпозиум «Происхождение и внедрение офиолитов во времени», г. Оулу, Финляндия, 1998; Втором Всероссийском петрографическом Совещании, Сыктывкар, 2000; Всероссийской научной конференции «Суперконтиненты в геологическом развитиии докембрия»,  Иркутск, 2001; Всероссийской научной конференции «Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков», Иркутск, 2002; Всероссийских научных конференциях «Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса  (от океана к континенту)» в 2004 – 2010гг., Иркутск; Международном симпозиуме «Эволюция континентальной литосферы, происхождение алмазов и их месторождений», Новосибирск, 2005; Международной конференции «Structural and Tectonic Correlation across the Orogenic Collage: Implication for Continental Growth and Intracontinental Deformation», Ulaanbaatar, 2006; Всероссийском совещании «Офиолиты: геология, петрология, металлогения и геодинамика», Екатеринбург, 2006; Всероссийском совещании “Алмазы и благородные металлы Тимано-Уральского региона”, Сыктывкар, 2006; 9 международной кимберлитовой конференции, 2008; Третьей международной конференции «Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и связанные с ними месторождения», Екатеринбург, 2009; Международной конференции «Western Pacific Geophysics Meeting», Taipei, Тайвань, 2010; Всероссийской конференции «Геологические процессы в обстановках субдукции, коллизии и скольжения лиосферных плит», Владивосток, 2011.

Основные материалы и положения диссертации изложены в  17 статьях и  21 тезисах докладов и материалах конференций. 

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
 





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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.