Ставролитсодержащие метабазиты: Р-Т-Х условия образования и соотношение петрогенных компонентов в них как критерий появления ставролита

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Помимо широко распространенного железо-магнезиального ставролита, характерного для среднетемпературных высокоглиноземистых метапелитов, существует ряд находок магнезиального ставролита в метаморфизованных породах основного состава – метабазитах. На основе термодинамического моделирования и анализа закономерностей минералообразования выявлены наиболее значимые факторы, влияющие на образования ставролита в метабазитах. Для образования ставролита в метабазитах, в отличие от ставролита в низко- и среднебарических метапелитах, необходимы средне- и высокобарические условия метаморфизма. Увеличение доли углекислоты в составе водно-углекислотного флюида практически не влияет на St-образующие минеральные реакции, но приводит к их смещению в область более низких температур и повышенных давлений. Критическими петрогенными компонентами породы для образования магнезиального ставролита являются Al, Fe, Mg, Ca, содержания и соотношения которых в первую очередь определяют стабильность ставролита в метабазитах. Для понимания закономерностей минералообразования целесообразно разделить метабазиты на подгруппы преимущественно магнезиальных, железо-магнезиальных и железистых протолитов. Исходя из этого деления, предложено три петрохимических модуля в виде соотношения породообразующих компонентов: MgO/CaO, CaO/FM, Al2O3/FM, ориентируясь на которые можно прогнозировать появление ставролита в породе основного состава при достижении соответствующих P-Т условий метаморфизма.

Об авторах

Е. Б. Борисова

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН; Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: jenyaborisova98@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург; Россия, Санкт-Петербург

Ш. К. Балтыбаев

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН; Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: shauket@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург; Россия, Санкт-Петербург

Дж. Коннолли

Earth Sciences Department

Email: shauket@mail.ru
Switzerland, ETH, Zurich

Список литературы

  1. Борисова Е.Б., Балтыбаев Ш.К. Петрохимические критерии появления ставролита в метапелитах при среднетемпературном метаморфизме низких и средних давлений // Петрология. 2021. Т. 29. № 4. С. 536–551.
  2. Кориковский С.П. Фации метаморфизма метапелитов. М.: Наука, 1979. 264 с.
  3. Федькин В.В. Ставролит. Состав, свойства, парагенезисы и условия образования. М.: Наука, 1975. 271 с.
  4. Arnold J., Powell R., Sandiford M. Ampibolites with staurolite and other aluminous minerals: Calculated mineral equilibria in NCFMASH // J. Metamorph. Geol. 2000. V. 18. № 1. P. 23–40.
  5. Brooks C.K. The Fe2O3/FeO ratio of basaltic analyses: An appeal for a standardized procedure // Bull. Geol. Soc. Denmark. 1976. 25. P. 117–120.
  6. Connolly J.A. Multivariable phase–diagrams – an algorithm based on generalized thermodynamics // Amer. J. Sci. 1990. V. 290. P. 666–718.
  7. Dawson J.B. Kimberlites and Their Xenoliths. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 1980. 252 p.
  8. Deer W.A., Howie R.A., Zussman J. Rock-forming Minerals. Vol. 1a: Orthosilicates. N.Y.: Halsted Press, 1982. P. 1–936.
  9. Enami M., Zang Q. Magnesian staurolite in garnet-corundum rocks and eclogite from the Donghoi district, Jiangsu Province, Eas China // Amer. Mineral. 1988. V. 73. P. 48–58.
  10. Faryad S.W., Hoinkes G. Reaction textures in Al-rich metabasite; implication for metamorphic evolution of the Easern border of the Middle // Lithos. 2006. V. 90. P. 145–157.
  11. Fockenberg T. Synthesis and chemical variability of Mg-staurolite in the system MgO–Al2O3–SiO2–H2O as a function of water pressure // Eur. J. Mineral. 1995. V. 7. P. 1373–1380.
  12. Gil Ibarguchi J.I., Mendia M. Mg- and Cr-rich staurolite and Cr-rich kyanite in high-pressure ultrabasic rocks (Cabo Ortegal, northwestern Spain) // Amer. Mineral. 1991. V. 76. P. 501–511.
  13. Grew E.S., Sandiford M. Staurolite in a garnet-hornblende-biotite schist from the Lanterman Range, northern Victoria Land, Antarctica // Neues Jahrbuch für Mineralogie. 1985. V. 9. P. 396–410.
  14. Hellman P.L., Green T.H. The high-pressure experimental crystallization of staurolite in hydrous marie compositions // Contrib. Mineral. Petrol. 1979. V. 68. P. 369–372.
  15. Helms T.S., McSween H.Y., Laolka T.C., Jarosewich F.E. Petrology of a Georgia Blue Ridge ampibolite unit with hornblende-gedrite-kyanite-staurolite // Amer. Mineral. 1987. V. 72. P. 1086–1096.
  16. Holdaway M.J., Mukhopadhyay B. Thermodynamic properties of stoichiometric staurolite H2Fe4Al18Si8O48 and H6Fe2Al18Si8O48 // Amer. Mineral. 1995. V. 80. P. 520–533.
  17. Holland T.J.B., Powell R. An improved and extended internally consistent thermodynamic dataset for phases of petrological interest, involving a new equation of state for solids // J. Metamorph. Geol. 2011. V. 29. P. 333–383.
  18. Hughes C.J., Hussey E.M. Standardized procedure for presenting corrected Fe2O3/FeO ratios in analyses of fine-grained mafic rocks // N. Jb. Mineral. Mh. 1979. V. 12. P. 570–572.
  19. Humphreys H.S. Metamorphic evolution of ampibole-bearing aluminous gneisses from the Easern-Namaqua Province, South Africa // Amer. Mineral. 1993. V. 78. P. 1041–1055.
  20. Koch-Müller M. Experimentally determined Fe-Mg exchange between synthetic staurolite and garnet in the system MgO–FeO–Al2O3–SiO2–H2O // Lithos. 1997. V. 41. P. 185–212.
  21. Kuhns R.J., Sawkin F.J., Ito E. Magmatism, metamorphism and deformation at Helmo, Ontario, and the timing of Au-Mo mineralization in the golden mine // Econ. Geol. Bull. Soc. Econ. Geol. 1994. V. 89. P. 720–756.
  22. López V., Soto J. Metamorphism of calc-silicate rocks from the Alboran Basement // Eds. R. Zahn, M. Comas, A. Klaus. Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results. 1991. V. 161. P. 251–259.
  23. Mezger J.E., Passchier C.W. Polymetamorphism and ductile deformation of staurolite-Crndierite schist of the Bossost Dome: Indication for Variscan extension in the Axial Zone of the central Pyrenees // Geol. Mag. 2003. V. 140. № 5. P. 595–612.
  24. Nicollet C. Saphirine et staurotide riche en magnésium et chrome dans les amphibolites et anorthosites à corindon du Vohibory Sud, Madagascar // Bull. Mineral. 1986. V. 109. P. 599–612.
  25. Powell R., Holland T.J.B., Worley B. Calculating phase diagrams involving solid solutions via non-linear equations, with examples using THERMOCALC // J. Metamorph. Geol. 1998. V. 16. P. 577–588.
  26. Purttscheller F., Mogessie A. Staurolite in gamet ampibolite from Sölden, Ötztal Old Crystalline Basement, Austria // Tschermaks Mineralogische und Petrographische Mitteilungen. 1984. V. 32. P. 223–233.
  27. Ríos C.A., Castellanos O.M. First report and significance of the staurolite metabasites associated to a sequence of calc-silicate rocks from the Silgará Formation at the central Santander Massif, Colombia // Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. 2014. V. 38. № 149. P. 418–429.
  28. Ríos C.A., Castellanos O.M., Gómez S.I., Avila G. Petroge-nesis of the metacarbonate and related rocks of the Silgará Formation, central Santander Massif, Colombian Andes: An overview of a “reaction calcic exoscarn” // Earth Sci. Res. J. 2008. V. 12. P. 72–106.
  29. Santosh M., Tsunogae T., Koshimoto S. First report of sapphirine-bearing rocks from the Palghat-Cauvery Shear Zone System, Southern India // Gondwana Res. 2004. V. 7. P. 620–626.
  30. Schreyer W., Seifert F. High-pressure phases in the system MgO–Al2O3–SiO2–H2O // Amer. J. Sci. 1969. V. 267-A. P. 407–443.
  31. Schreyer W. A reconnaissance study of the system MgO–Al2O3–SiO2–H2O at pressures between l0 and 25 kb // Carnegie Inst. Wash. Year Book. 1967. V. 6. P. 380–392.
  32. Schreyer W., Horrocks P.C., Abraham K. High-magnesium staurolite in a sapphirine-garnet rock from the Limpopo Belt, Southern Africa // Contrib. Mineral. Petrol. 1984. V. 86. P. 200–207.
  33. Selverstone J., Spear F.S., Franz G., Morteani G. P-T-t paths for hornblende + kyanite + staurolite garbenschists: High-pressure metamorphism in the western Tauern Window, Australia // J. Petrol. 1984. V. 25. P. 501–531.
  34. Shimpo M., Tsunogae T., Santosh M. First report of garnet-corundum rocks from Southern India: Implications for prograde high-pressure (eclogite-facies?) metamorphism // Earth Planet. Sci. Lett. 2006. V. 242. P. 111–129.
  35. Simon G., Chopin C. Enstatite-sapphirine crack-related assemblages in ultrahigh-pressure pyrope megablasts, Dora-Maira massif, western Alps // Contrib. Mineral. Petrol. 2001. V. 140. P. 422–440.
  36. Simon G., Chopin C., Schenk V. Near-end-member magnesiochloritoid in prograde-zoned pyrope, Dora-Maira massif, western Alps // Lithos. 1997. V. 41. P. 37–57.
  37. Spear F.S. Phase equilibria of amphibolites from the Post Pond Volcanics, Vermont // Carnegie Inst. Wash. Year Book. 1977. V. 76. P. 613–619.
  38. Spear F.S. Petrogenetic grid for amphibolites from the Post Pond and Ammonoosuc Volcanics // Carnegie Inst. Wash. Year Book. 1978. V. 77. P. 805–808.
  39. Spear F.S. The gedrite-anthophyllite solvus and the composition limits of orthoamphibole from the Post Pond Volcanics, Vermont // Amer. Mineral. 1980. V. 65. № 11–12. P. 1103–1118.
  40. Spear F.S. Phase equilibria of ampibolites from the Post Pond Volcanics, Mt. Cube quadrangle, Vermont // J. Petrol. 1982. V. 23. P. 383–426.
  41. Thompson A. Calc-silicate diffusion zones between marble and pelitic schist // J. Petrol. 1975. V. 16. P. 314–346.
  42. Tsujimori T., Liou J.G. Metamorphic evolution of kyanite-staurolite-bearing epidote-ampibolite from the Early Palaeozoic Oeyama belt, SW Japan // J. Metamorph. Geol. 2004. V. 22. P. 301–313.
  43. Tsunogae T., Santosh M. Sapphirine and corundum-bearing granulites from Karur, Madurai Block, Southern India // Gondwana Res. 2003. V. 6. P. 925–930.
  44. Tsunogae T., van Reenen D.D. High-pressure and ultrahigh-temperature metamorphism in the Central Zone of the Limpopo Complex, southern Africa // Geol. Soc. Amer. 2010. https://doi.org/10.1130/2011.1207(07)
  45. Ward C.M. Magnesium staurolite and green chromian staurolite from Fiordland, New Zealand // Amer. Mineral. 1984. V. 69. P. 531–540.
  46. Whitney D.L., Evans B.W. Abbreviations for names of rock-forming minerals // Amer. Mineral. 2010. V. 95. P. 185–187.
  47. White R.W., Powell R., Holland T.J.B., Worley B.A. The effect of TiO2 and Fe2O3 on metapelitic assemblages at greenschist and ampibolite facies conditions: Mineral equilibria calculations in the system K2O–FeO–MgO–Al2O3–SiO2–H2O–TiO2–Fe2O3 // J. Metamorph. Geol. 2000. V. 18. P. 497–511.

Дополнительные файлы


© Е.Б. Борисова, Ш.К. Балтыбаев, Дж. Коннолли, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах