WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
Рычагов С.Н., Коробов А.Д., Главатских С.Ф., Гончаренко О.П., Рихтер Я.А.

ЭВОЛЮЦИЯ МЕТАСОМАТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СТРУКТУРЕ ГИДРОТЕРМАЛЬНО-МАГМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОСТРОВНЫХ ДУГ Рычагов С.Н.1, Коробов А.Д.2, Главатских С.Ф.1, Гончаренко О.П.2, Рихтер Я.А.2 1 Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, E-mail: rychsn@kcs.iks.ru 2 Саратовский государственный университет, Саратов, E-mail: korobov@sgu.ru Рассмотрены гидротермально-метасоматические процессы (метасоматическая зональность) контрастных прогрессивного и регрессивного этапов развития гидротермально-магматических систем островных дуг. Показано, что прогрессивный этап выделяется образованием дополнительной минеральной формации в основании геологического разреза: вторичных кварцитов – монокварцитов в зоне перехода от субвулканического источника тепла во вмещающие породы при температурах от 470 до 3500С, а также формированием мощной зоны (до 225 м) серных опалитов – вторичных кварцитов, перекрывающих гидротермально-магматическую систему по всей ее площади. Эти породы служат тепловым экраном и верхним водоупором для гидротермально-магматической системы. Этап прогрессивного развития отличается широким проявлением низкотемпературной пропилитизации и аргиллизации во всем объеме гидротермально-магматической системы, с фиксацией щелочных химических элементов в приповерхностных горизонтах аргиллизированных пород.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 03-05-64044а, 05-05-79101к и 05-05-74029г).

EVOLUTION OF METASOMATIC PROCESSESS IN THE STRUCTURE OF ISLAND ARC HYDROTHERMAL-MAGMATIC SYSTEMS Rychagov S.N.1, Korobov A.D.2, Glavatskikh S.F.1, Goncharenko O.P.2, Rikhter Ya. A.2 1 Institute of Volcanology and Seismology FED RAS, Petropavlovsk-Kamchatsky, E-mail: rychsn@kcs.iks.ru 2 Saratov State University, Saratov, Russia, E-mail: korobov@sgu.ru The hydrothermal-magmatic process (metasomatic zonality) of contrast progressive and regressive stages of Island arc hydrothermal-magmatic systems are studyed. Is rotined that the progressive stage is selected with derivation of a mineral formation in the basis of a geological section: quartzites – monoquartzites in a zone of transition from a subvolcanic source of heat - to the adjacent rocks at temperature from 470 up to 3500C and also formation of a big zone (up to 225 m) of sulfuric opalites – quartzites. These rosks are a heat screen and caprock in the structure of hydrothermal-magmatic system. The stage of progressive development differs by wide manifestation of low-temperature propylitization and argillization in all size of hydrothermal-magmatic system, with fixing of alcaline chemical units in near-surface horizons of hydrothermal argillites.

The work is performed with financial support of the Russian Foundation for Basic Research (projects 03-05-64044a, 05-05-79101k and 05-05-74029g).

Раздел 3: Петрология, минералогия и геохимия пород 1. Введение Настоящая работа основана на основополагающих принципах эволюции метасоматических процессов, разработанных Д.С. Коржинским [11, 12], В.А.

Жариковым [3] и др. исследователями применительно к околорудным гидротермальным изменениям горных пород, сопровождающимся выносом основных ее компонентов и возрастанием общей кислотности. Этот тип метасоматоза выделен в самостоятельную генетическую группу [12]. В.А.

Жариковым и Б.И. Омельяненко выделяется 10 главных околорудных метасоматических формаций кислотного выщелачивания в связи с гранитоидным магматизмом [3, 4]. Из них в современных гидротермально-магматических системах островных дуг наиболее ярко проявлены следующие формации, образующиеся соответственно понижению температуры гидротермальных растворов: 1) вторичные кварциты, 2) пропилиты, 3) аргиллизиты. Как отмечает Г.П. Зарайский, для проявления высокотемпературного кислотного метасоматоза благоприятной геологической обстановкой служат приконтактовые части интрузивных и субвулканических тел гранитоидного состава [5]. В развитие этих положений, нашими работами показано, что и над горячими субвулканическими телами андезито-базальтового состава в областях современного андезитового вулканизма вмещающие породы изменяются под влиянием кислотного метасоматоза [13, 17, 18, 20]. При этом определенными особенностями метасоматической зональности отличаются гидротермально-магматические системы (ГМС) всех трех основных этапов эволюции систем.

2. Гидротермально-метасоматические процессы на прогрессивном этапе развития систем На этом этапе эволюции ГМС островных дуг широкое участие в формировании растворов принимают высоконагретые летучие, что и определяет специфику высокотемпературных гидротермальных преобразований пород как в субвулканических условиях, так и на поверхности земли [13]. В островодужной тектоно-магматической обстановке в наиболее высокотемпературных вулканических эманациях проявляют себя, в первую очередь, Cl, F и их соединения (HCl, HF и др.) и соединения серы (SO2) [22]. Соединения хлора и серы обуславливают возникновение близких по физико-химическим параметрам гидротермальных растворов как в субвулканических условиях, так и на фумарольных полях. Они Рычагов С.Н., Коробов А.Д., Главатских С.Ф., Гончаренко О.П., Рихтер Я.А.

предопределяют развитие процессов кислотного выщелачивания и фиксации щелочных элементов. Поэтому в ГМС Баранского, находящейся, как показано в работах [16-18], на этапе прогрессивного развития, одновременно развиваются в приконтактовых зонах субвулканических тел и на дневной поверхности следующие ассоциации новообразованных минералов: монокварциты (моноопалиты), мусковит (серицит) – кварцевые и алунит (ярозит) – опаловые метасоматиты. Другие зоны гидротермально-метасоматических изменений располагаются между ними. Общая вертикальная зональность имеет вид (снизу – вверх): вторичные кварциты (монокварцевая и мусковит (серицит) – кварцевая фации) - среднетемпературные эпидот-хлорит-мусковитовые (серицитовые) пропилиты - аргиллизированные пропилиты - гидротермальные глины (смектиты) - серные опалиты (каолинитопаловая, алунит-опаловая и монопаловая фации), рис. 1. МинералогоРис. 1. Температурные условия гидротермального изменения пород и образования минералов из растворов ГМС Баранского, по [17, 18].



петрографические исследования свидетельствуют, что пропилиты наиболее распространены среди пород ГМС Баранского: среднетемпературные (360-2800С) и низкотемпературные (280-1800С), менее развитые. Пропилиты пространственно и Раздел 3: Петрология, минералогия и геохимия пород генетически связаны со вторичными кварцитами. В апикальной части субвулканических тел обособляются монокварциты, образующиеся при температурах 460-3800С [17, 18]. В зонах повышенной проницаемости и на удалении от участков наибольшего прогрева формируются аргиллизированные пропилиты при температурах 200-1500С. В близповерхностных условиях развиваются гидротермальные глины (150-1000С). На фумарольных полях, фиксирующих восходящий поток газов и парогидротерм, образуются крупные массивы серных опалитов (вторичных кварцитов).

3. Гидротермально-метасоматические процессы на регрессивном этапе развития ГМС Типичной ГМС этого этапа является Паужетская. В ее пределах выделены следующие зоны гидротермально измененных пород (рис. 2).

Рис. 2. Схема вертикальной зональности гидротермально измененных пород Паужетской ГМС [20].

1. Зона пропилитизации. Слагает глубокие горизонты системы и характеризуется ассоциациями вторичных минералов: а) кальцит + хлорит + пирит + ломонтит; б) кальцит + хлорит + пирит + ангидрит; в) кальцит + хлорит + пирит + белая слюда. Во всех ассоциациях присутствуют в качестве примеси альбит, кварц, сфен и апатит.

2. Зона цеолитизации и фельдшпатизации. Характеризуется ассоциациями:

ломонтит + адуляр и альбит + (кальцит + кварц + монтмориллонит + хлорит + сфен + Рычагов С.Н., Коробов А.Д., Главатских С.Ф., Гончаренко О.П., Рихтер Я.А.

апатит). Адуляр приурочен преимущественно к верхней части зоны. Изредка встречаются филлипсит, ангидрит, пирит, эпидот, пренит. Новообразованные минералы, среди которых преобладает ломонтит, составляют до 60 % породы.

3. Зона аргиллизации и цеолитизации развивается, преимущественно, в породах дацитового состава и разделяется на две подзоны следующего состава: а) монтмориллонит + анальцим + кварц; б) монтмориллонит + анальцим + птилолит (сколецит) + кварц + гидробиотит + шабазит. Нижняя граница зоны контролируется изотермой 150 0С, которая проходит на глубинах 50-330 м от дневной поверхности.

4. Зона кислотного выщелачивания. Она характеризуется ассоциацией каолинит + ломонтит + пирит + алунит + опал + тридимит. Ее образование связано с окислением H2S до H2SO4 вблизи дневной поверхности.

Считается, что преобразования минеральных ассоциаций обусловлены изменением состава вод, а также сменой состава пород на более основной в нижних частях разреза [20]. Здесь прекращается действие поверхностного окисления, начинает преобладать сероводород в составе газов. Известно, что наиболее высокотемпературные метасоматические формации, обычно на отметках более 3 км, представлены актинолитовой, эпидот-хлоритовой и пренитовой фациями;

промежуточные зоны (от 1 до 3 км) - хлорит-альбитовой фацией; приповерхностные зоны (менее 1 км) – цеолитовой и трансильванской фациями. Среднетемпературная хлорит-альбитовая пропилитизация характеризуется появлением в метасоматитах равновесного парагенезиса: альбит + эпидот + хлорит + пирит + лейкоксен [11, 12].

Низкотемпературная пропилитизация (без альбита, по Д.С.Коржинскому) подразделяется на цеолитовую (ломонтит + анальцим + вайракит + натролит + хлорит + адуляр + пирит) и трансильванскую (карбонат + иллит + селадонит + хлорит + адуляр + пирит) [2, 15].

В Паужетской системе наиболее широко распространены низкотемпературные пропилиты. Среди них различаются цеолитовая и трансильванская фации. Продукты среднетемпературной пропилитизации проявлены слабо и носят эпизодический характер. Тем не менее, диагностика продуктов среднетемпературной пропилитизации имеет большое значение для понимания эволюции всех минералого-геохимических процессов, протекающих в недрах ГМС. Переход низкотемпературных пропилитов в зону высококремнистых цеолитов и монтмориллонита происходит через зону аргиллизированных пропилитов. Переход выражен сменой ломонтита и высокотемпературного Раздел 3: Петрология, минералогия и геохимия пород анальцима морденитом, клиноптилолитом и гейландитом, а хлорита – диоктаэдрическим смектитом (рис. 3).

а б Рис. 3 а, б. Глинисто-цеолитовый тонкокристаллический агрегат, замещающий кристаллокластический туф. Электронный сканирующий микроскоп, оператор В.Н.





Соколов (МГУ).

в г Рис. 3 в, г. Цеолитизированный туф: в – структура породы, г – основная масса, замещенная цеолитами, монтмориллонитом, хлорит-смектитами д е Рис. 3 д, е. Выщелачивание и частичное замещение плагиоклазов (д) и полное преобразование основной массы андезитов гидрослюдами и хлоритом (е) Рычагов С.Н., Коробов А.Д., Главатских С.Ф., Гончаренко О.П., Рихтер Я.А.

Там, где цеолитовая пропилитизация проявилась наиболее активно, базис туфов и другие ингредиенты пород нацело замещены агрегатом ломонтита (реже вайракита и анальцима) и хлорита. На участках с приближенной к поверхности высокотемпературной изотермой в породах верхнепаужетской подсвиты зона высококремнистых цеолитов и аргиллизитов не формировалась. Находящиеся там низкотемпературные пропилиты испытывают наложенную гидротермальную аргиллизацию – смектитизацию, протекающую в рамках триоктаэдрического структурного мотива. Таким образом, в нарастающей окислительной обстановке перерождение вулканитов происходит под действием серной кислоты, которая образуется в результате окисления сероводорода атмосферным кислородом и вследствие биогенного окисления [14]. В недрах системы регрессивного этапа развития аргиллизация низкотемпературных пропилитов (исключая трансильванские), осуществляемая в рамках триоктаэдрического структурного мотива, также сопровождается увеличением коэффициента окисленности.

Следовательно, гидротермальный процесс в недрах ГМС устойчиво эволюционирует от средне- и низкотемпературных пропилитов через аргиллизированные их разности в кислотно выщелоченные породы.

4. Заключение: специфика минералого-геохимических процессов на различных этапах развития ГМС В формировании горячих растворов принимает участие сложный многокомпонентный состав высоконагретых газовых эманаций, прежде всего, соединения хлора и сернистые газы [22]. Это определило синхронное развитие в недрах ГМС и на ее фумарольных полях вторичных кварцитов. Их появление в зонах максимального прогрева обусловлено истечением близких по физикохимическим параметрам ультракислых растворов. Серная кислота, взаимодействуя с вмещающими породами, вызывает их интенсивное выщелачивание и образование сульфатов: ангидрита, барита, алунита, ярозита. Другим следствием присутствия соединений Cl и S в высокотемпературных газовых эманациях являются процессы фиксации щелочей, близкие по времени своего проявления с ультракислотным выщелачиванием [13]. Вопрос об источнике щелочей для алунита и ярозита серных опалитов остается дискуссионным. Согласно представлениям Л.Н.Когарко, И.Д.Рябчикова, Д.Е.Уайта и Г.А.Уоринга [9, 10, 19, 23], можно допустить, что одной из форм переноса хлора на фумарольных полях являются хлориды Na и K.

Раздел 3: Петрология, минералогия и геохимия пород Сомнительность мобилизации щелочей из вмещающих ультракислотно выщелоченных пород доказывается наложенным характером алунита по отношению к минералам кремнезема [21]. Возможность поступления Na и K из силикатного расплава подтверждается крупными скоплениями алунита, ассоциирующего с кварцем, опалом и тридимитом в ареалах интрузивных тел на серных месторождениях Курильских островов [6, 8]. Это объясняет разномасштабность развития в недрах и на фумарольных полях минералов-концентраторов K и минералов SiO2. В субвулканических условиях наибольшее распространение получают мусковит, серицит и гидрослюды в составе вторичных кварцитов, на фумарольных полях – кварц, опал, кристобалит.

Повышенное содержание Cl в составе магматических эманаций системы Баранского [7] обуславливает высокую активность калия в гидротермальном преобразовании пород на глубине. Поэтому слюдизация не ограничивается участками интенсивного окварцевания, а носит широкое распространение и охватывает большие объемы пород. При снижении температуры при удалении от контакта субвулканических тел происходит смена слюдистых минералов от мусковита и серицита гидрослюдами и иллит-смектитами. Высокая активность SOнаряду с соединениями Cl в газо-гидротермальных флюидах обеспечивает формирование сульфатов, в частности, ангидрита. Ангидрит образуется в широком интервале температур (320-1600С). Одной из особенностей образования ангидрита является то, что при повышении температуры растворимость минерала уменьшается.

Поэтому осаждение ангидрита возможно в случае, если ион SO4–2 непрерывно генерируются в растворе по мере его остывания. Это условие достигается при изначальном присутствии SO2 в охлаждающихся термах, т.е. при участии высокотемпературных магматических эманаций в формировании гидротерм. При удалении от субвулканического тела происходит уменьшение концентрации SO2 за счет H2S, а также возрастает растворимость ангидрита. Это приводит к смене ангидрита и других сульфатов сульфидами. В ГМС Баранского на значительной глубине охлаждение растворов и наложение низкотемпературных метасоматитов на высокотемпературные, как и в Исландии [1], может быть вызвано влиянием морской воды.

Таким образом, прогрессивный этап отличается от регрессивного этапа развития ГМС образованием дополнительной минеральной формации в основании геологического разреза: вторичных кварцитов – монокварцитов (гранат + кварц + Рычагов С.Н., Коробов А.Д., Главатских С.Ф., Гончаренко О.П., Рихтер Я.А.

Pages:     || 2 |










© 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.