Статья: Соотношения пород примитивной мантии, реститов и метасоматитов во включениях базанитов вулкана Карьерный (Западное Прибайкалье)

Результаты определений РЗЭ в клинопироксенах

Таблица 4

Примечание. Клинопироксены: BS-16-(1-16) - из зеленого перидотита; BS-16-127 - из черного клинопироксенита.

Обсуждение и заключение

Изученные включения зеленых перидотитов из базанитов вулкана Карьерный характеризуют слой литосферной мантии шпинелевой фации глубинности. Среди них преобладают шпинелевые и бесшпинелевые лерцолиты при подчиненной роли флогопитовых верлитов, шпинелевых гарцбургитов и оливиновых вебстеритов.

По содержаниям петрогенных оксидов выделяются: 1) породы, близкие к примитивной мантии, 2) реститы и 3) мета соматиты. На диаграмме Th/Yb - Ta/Yb породы первой группы соответствуют мантийному направлению, а породы двух других групп смещены в область коровых составов.

По минеральным термометрам рассчитывается общий диапазон температурных оценок реститовой группы пород 845-971 °С (термометр Нимиса - Тэйлора).

При кондуктивном температурном градиенте литосферы приблизительная мощность перидотитового слоя составляет около 3 км. В его подошве находятся породы, близкие к примитивной мантии (температура 967 °С), а в кровле - метасоматиты (температуры 825-863 °С).

Порода основания слоя приближается к составу примитивной мантии не только по петрогенным оксидам, но и по микроэлементам. Основная группа пород слоя имеет признаки истощения по петрогенным оксидам, но одновременно имеет признаки обогащения по Th/Yb (относительно Ta/Yb), обозначая переход от микроэлементных характеристик мантиийных пород к характеристикам нижней и средней коры.

Такая двойственность обусловлена начальным частичным плавлением и истощением перидотитового слоя и его последующей флюидной переработкой с обогащением несовместимыми элементами (Th). Максимальный эффект наложенных изменений перидотитов выражается в развитии своеобразных пород с низким Mg/Si и высоким Th/Yb в верхней части слоя.

Включения зеленых перидотитов вулканов Карьерный и Сухой восточной части Тункинской долины маркируют северную границу распространения ксенолитов этого типа на территории Хамар-Дабанского террейна, совпадающую с изоградой гиперстена фации гранулитового метаморфизма. Все проанализированные зеленые включения местонахождения Козья Шейка сопоставимы с породами вулкана Карьерный, близкими по составу к примитивной мантии.

При выполнении работы использовалось оборудование центров коллективного пользования «Ультрамикроанализ», ЛИН СО РАН (масс- спектрометр Agilent 7500се) и «Изотопной геохимии» ИГХ СО РАН им. А. П. Виноградова (микроанализатор Superprobe JXA-8200).

Список литературы

1. Базальты Быстринской зоны из источников континентальной литосферной мантии, Тункинская долина Байкальской рифтовой системы / Ю. Аило, С. В. Рассказов, Т. А. Ясныгина, И. С. Чувашова, Чжэньхуа Сие, Йи-минь Сунь // Геология и окружающая среда. 2018. Т. 1, № 1. С. 27-43.

2. Волянюк Н. Я., Семенова В. Г. О находке глиноземистых ультраосновных включений в базальтах Байкальской рифтовой зоны // Докл. АН СССР. 1975а. Т. 222, № 5. С. 1186-1189.

3. Волянюк Н. Я., Семенова В. Г. О находке трахибазальтов с ультраосновными включениями в Слюдянском районе // Докл. АН СССР. 1975б. Т. 223, № 1. С. 199-202.

4. Геохимия архея : пер. с англ. / под ред. А. Крёнера, Г. Н. Хенсона, А. М. Гудвена. М. : Мир, 1987. 315 с.

5. Калиевая и калинатровая вулканические серии в кайнозое Азии / С. В. Рассказов, И. С. Чувашова, Т. А. Ясныгина, Н. Н. Фефелов, Е. В. Саранина. Новосибирск : ГЕО, 2012. 340 с.

6. Култукский вулкан: пространственно-временная смена магматических источников на западном окончании Южно-Байкальской впадины в интервале 18-12 млн лет назад / С. В. Рассказов, Т. А. Ясныгина, И. С. Чувашова, Е. А. Михеева, С. В. Снопков // Geodynamics & Tectonophysics. 2013. Vol. 4, N 2. P. 135-168. https://doi.org/10.5800/GT2013420095.

7. Рассказов С. В., Иванов А. В., Демонтерова Е. И. Глубинные включения из базанитов Зун-Мурина (Тункинская рифтовая долина, Прибайкалье) // Геология и геофизика. 2000. Т. 40, № 1. С. 100-110.

8. Рассказов С. В., Богданов Г. В., Медведева Т. И. Минералы глубинных включений из разновозрастных базальтов Тункинской впадины. Прикладная минералогия Восточной Сибири. Иркутск : Изд-во Иркут. ун-та, 1992. 272 с.

9. Слюдянский кристаллический комплекс / Е. П. Васильев, Л. З. Резницкий, В. Н. Вишняков, Е. А. Некрасова. Новосибирск : Наука, 1981. 197 с.

10. Террейны Байкал-Хубсугульского фрагмента Центрально-Азиатского подвижного пояса палезоид. Состояние проблемы / В. Г. Беличенко, Л. З. Резницкий, В. А. Макрыгина, И. Г. Бараш // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса. От океана к континенту. Т. 1. Материалы совещания. Иркутск : ИЗК СО РАН. 2006. С. 37-40.

11. Шафеев A. A. Докембрий Юго-Западного Прибайкалья и Хамар-Дабана. М. : Наука, 1970. 177 с.

12. Arevalo R. Jr., McDonough W. F. Chemical variations and regional diversity observed in MORB // Chemical Geology. 2010. Vol. 271. P. 70-85.

13. Brey G. P., Kцhler T. Geothermobarometry in four-phase lherzolites II. New thermobarometers and practical assessment of existing thermobarometers // J. Petrol. 1990. Vol. 31. P. 1353-1378.

14. Ginzburg I. V. Refinement of the classification of pyroxenes from new data on their crystal chemistry // Zap. Vses. Min. Obshch. 1975. Vol. 104. P. 539-549.

15. McKenzie D., Bickle M. J. The volume and composition of melt generathion by extension of the lithosphere // J. Petpol. 1988. Vol. 29, pt. 3. P. 625-679.

16. Nimis P., Taylor W. R. Single clinopyroxene thermobarometer for garnet peridotites. Part 1. Calibration and testing of a Cr-in-Cpx barometer and an enstatite-in-Cpx thermometer // Contrib. Mineral. Petrol. 2000. Vol. 139. P. 541-554.

17. Paldervaart A., Hess H. H. Pyroxenes in the crystallisation of basaltic magma // Geol. 1951. Vol. 59. P. 472-489.

18. Rudnick R. L., Fountain D. M. Nature and composition of the continental crust: a lower crustal perspective // Reviews of Geophysics. 1995. Vol. 33, N 3. P. 267-309.

19. Streckeisen A. Plutonic Rocks. Classification and nomenclature recommended by the IUGS Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks // Geotimes. 1973. Vol. 18(10). P. 26-30.

20. Sun S.-S., McDonough W. F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes // Magmatism in the ocean basins. Geol. Soc. Spec. Publ. 1989. Vol. 42. P. 313-345.

21. Wells P. R. A. Pyroxene thermometry in simple and complex system // Contrib. Mineral. Petrol. 1977. Vol. 62. P. 129-139.

22. Wood B. J. Oxygen barometry of spinel pepidotites // Reviews in Mineralogy. 1991. Vol. 25. P. 417-431.

References

1. Ailow Y., Rasskazov S.V., Yasnygina T.A., Chuvashova I.S., Zhenhua Xie, Yi-min Sun. Bazalty Bystrinskoy zony iz istochnikov kontinentalnoy litosfernoy mantii, Tunkinskaya doli- na Baykal'skoy riftovoy sistemy [Basalts of the Bystrinsky zone from sources of the continental lithospheric mantle, Tunkinskaya valley of the Baikal rift system]. Geologiya i okruzhay- ushchaya sreda [Geology and environment], 2019, vol. 1, no. 1, pp. 27-43. (in Russian)

2. Volyanyuk N.YA., Semenova V.G. O nakhodke glinozemistykh ul'traosnovnykh vklyucheniy v bazal'takh Baykal'skoy riftovoy zony [On the discovery of alumina ultrabasic inclusions in basalts of the Baikal rift zone]. Dokl. AN SSSR [Dokl. Academy of Sciences of the USSR], 1975a, vol. 222, no. 5, pp. 1186-1189. (in Russian)

3. Volyanyuk N.YA., Semenova V.G. O nakhodke trakhibazal'tov s ul'traosnovnymi vklyucheniyami v Slyudyanskom rayone [On the discovery of trachybasalts with ultrabasic inclusions in the Slyudyansky district]. Dokl. AN SSSR [Dokl. Academy of Sciences of the USSR], 1975b, vol. 223, no. 1, pp. 199-202. (in Russian)

4. Kronera A., Khensona G.N., Gudvena A.M. (eds.). Geokhimiya arkheya [Geochemistry Archean]. Moscow, Mir Publ., 1987, 315 p. (in Russian)

5. Rasskazov S.V., Chuvashova I.S., Yasnygina T.A., Fefelov N.N., Saranina E.V. Kali- yevaya i kalinatrovaya vulkanicheskiye serii v kaynozoye Azii [Potassic and potassic-sodic volcanic series in the cenozoic of Asia]. Novosibirsk, GEO Publ., 2012, 340 p. (in Russian)

6. Rasskazov S.V., Yasnygina T.A., Chuvashova I.S., Mikheeva E.A., Snopkov S.V. Kul- tukskiy vulkan: prostranstvenno-vremennaya smena magmaticheskikh istochnikov na zapad- nom okonchanii Yuzhno-Baykal'skoy vpadiny v intervale 18-12 mln let nazad [The Kultuk volcano: spatialtemporal change of magmatic sources at the western terminus of the south Baikal basin between 18 and 12 Ma]. Geodynamics & Tectonophysics, 2013, vol. 4, no. 2, pp. 135-168. https://doi.org/10.5800/GT2013420095. (in Russian)

7. Rasskazov S.V., Ivanov A.V., Demonterova E.I. Glubinnyye vklyucheniya iz bazanitov Zun-Murina (Tunkinskaya riftovaya dolina, Pribaykaliye) [Deep-seated inclusions from the Zun-Murin basanites (Tunka rift valley, the Baikal region)]. Geologiya i geofizika [Geology and Geophysics], 2000, vol. 40, no. 1, pp. 100-110. (in Russian)

8. Rasskazov S.V., Bogdanov G.V., Medvedeva T.I. Mineraly glubinnykh vklyucheniy iz raznovozrastnykh bazal'tov Tunkinskoy vpadiny [Minerals of deep-seated inclusions from uneven-age basalts of the Tunkinskaya depression]. Applied mineralogy of Eastern Siberia. Irkutsk, Publ. Irkutsk University, 1992, 272 p. (in Russian)

9. Vasil'yev E.P., Reznitsky L.Z., Vishnyakov V.N., Nekrasova E.A. Slyudyanskiy kristalli- cheskiy kompleks [Slyudyansky crystalline complex]. Novosibirsk, Science Publ., 1981, 197 p. (in Russian)

10. Belichenko V.G., Reznitsky L.Z., Makrygin V.A., Barash I.G. Terreyny Baykal- Khubsugulskogo fragmenta Tsentralno-Aziatskogo podvizhnogo poyasa palezoid. Sostoyaniye problem [The Baikal - Khubsugul fragmentary terrain of the Central Asian mobile belt is a paleesoid. State of the problem]. Geodinamicheskaya evolyutsiya litosfery Tsentral'no- Aziatskogo podvizhnogo poyasa. Ot okeana k kontinentu. T. 1 Mat-ly soveshchaniya. Irkutsk: IZK SO RAN [Geodynamic evolution of the lithosphere of the Central Asian mobile belt. From the ocean to the continent. Vol. 1. Meeting materials. Irkutsk, IEC SB RAS], 2006, pp. 37-40. (in Russian)

11. Shafeyev A.A. Dokembriy Yugo-Zapadnogo Pribaykaliya i Khamar-Dabana [The Pre- cambrian of the South-Western Baikal and Khamar-Daban]. Moscow, Science Publ., 1970, 177 p. (in Russian)

12. Arevalo R.Jr., McDonough W.F. Chemical variations and regional diversity observed in MORB. Chemical Geology, 2010, vol. 271, pp. 70-85.

13. Brey G.P., Kцhler T. Geothermobarometry in four-phase lherzolites II. New thermobarometers and practical assessment of existing thermobarometers. J. Petrol., 1990, vol. 31, pp. 1353-1378.

14. Ginzburg I.V. Refinement of the classification of pyroxenes from new data on their crystal chemistry. Zap. Vses. Min. Obshch., 1975, vol. 104, pp. 539-549.

15. McKenzie D., Bickle M.J. The volume and composition of melt generathion by extension of the lithosphere. J. Petpol., 1988, vol. 29, pt. 3, pp. 625-679.

16. Nimis P., Taylor W.R. Single clinopyroxene thermobarometer for garnet peridotites. Part 1. Calibration and testing of a Cr-in-Cpx barometer and an enstatite-in-Cpx thermometer. Con- trib. Mineral. Petrol., 2000, vol. 139, pp. 541-554.

17. Paldervaart A., Hess H.H. Pyroxenes in the crystallisation of basaltic magma. Geol., 1951, vol. 59, pp. 472-489.

18. Rudnick R.L., Fountain D.M. Nature and composition of the continental crust: a lower crustal perspective. Reviews of Geophysics, 1995, vol. 33, no. 3, pp. 267-309.

19. Streckeisen A. Plutonic Rocks. Classification and nomenclature recommended by the IUGS Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks. Geotimes, 1973, vol. 18(10), pp. 26-30.

20. Sun S.-S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Magmatism in the ocean basins. Geol. Soc. Spec. Publ., 1989, vol. 42, pp. 313-345.

21. Wells P.R.A. Pyroxene thermometry in simple and complex system. Contrib. Mineral. Petrol, 1977, vol. 62, pp. 129-139.

22. Wood B.J. Oxygen barometry of spinel pepidotites. Reviews in Mineralogy, 1991, vol. 25, pp. 417-431.

Abstract

Relationship Between Rocks of Primitive Mantle, Restites, and Metasomatites in Inclusions from Basanites of the Karyerny Volcano (Western Pribaikal)

Y. Ailow. Irkutsk State University, Irkutsk, Russian Federation University of Al-Fourat, Deir ez-Zor, Syria.

S.V. Rasskazov, I. S. Chuvashova Irkutsk State University, Irkutsk, Russian Federation Institute of Earth's Crust SB RAS, Irkutsk, Russian Federation

T. A. Yasnygina Institute of Earth's Crust SB RAS, Irkutsk, Russian Federation

Deep-seated inclusions from the Karyerny and Sukhoi volcanoes in the eastern part of the Tunka valley mark the northern limit of green (chrome-diopside bearing) xenoliths on the area of the Khamardaban terrain that coincides with the hypersthene isograde of the granulite metamorphism facies of the Slyudyanka crystalline complex.

A new location of deep- seated inclusions has been studied in lavas from the Karyerny volcano, where green peridotites (with chrome-diopside) and black pyroxenites (with augite) have been found.

The study of green peridotites showed the predominating spinel and spinel-free lherzolites with a subordinate role of phlogopite verlites, spinel harzburgites, and olivine websterites.

In terms of major oxides, (1) rocks close to the primitive mantle, (2) restites, and (3) metasomatites have been recognized.

In the Th/Yb versus Ta/Yb diagram, data points of the former group have been plotted within the mantle array, whereas those of the two other groups have been shifted to the area of crustal compositions.

From temperature estimates of 845-971 °C (Nimis-Taylor thermometer), obtained for the predominating restite group, it is suggested that these rocks originate from a 3 km thick lithospheric layer, at a base and top of which, rocks close to the primitive mantle (temperature 967 °C) and metasomatites (temperatures 825-863 °C) occur.

Keywords: mantle, lithosphere, basalt, deep-seated inclusions, Tunka valley.