Геохимическая термометрия рудоносных габброноритов из апофиза Йоко-Довыренского массива: состав, количество оливина и условия сульфидного насыщения исходной магмы

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Приводятся оценки параметров исходной магмы рудоносного апофиза Йоко-Довыренского массива, основанные на результатах термодинамического моделирования равновесной кристаллизации расплавов 24 пород по методу геохимической термометрии. Термометрические расчеты проводились при помощи программы КОМАГМАТ-5.3 с шагом 0.5 мол. % до максимальной степени кристаллизации 75–85% в условиях летучести кислорода, контролируемой буфером QFM. Порядок выделения минералов отвечает последовательной смене: оливин (Ol) + алюмохромистая шпинель (Spl) → плагиоклаз (Pl) → высоко-Са пироксен (Cpx) → ортопироксен (Opx). При этом силикатно-сульфидная несмесимость проявляется, как правило, до появления на ликвидусе плагиоклаза. Это предполагает насыщение исходной магмы сульфидной серой. Результаты расчетов демонстрируют сближение и пересечение модельных линий эволюции расплавов пород при температурах около 1185°C. Применительно к средневзвешенному составу апофиза DV10 эта температура определяет существование суспензии кристаллов (52.1 мас. % кумулусного оливина (Fo83.6), 2.3 мас. % плагиоклаза (An79.7), 0.24% клинопироксена (Mg# 88.8), 1 мас. % алюмохромита (Cr# 0.62)) и примерно 0.2% сульфида в умеренно магнезиальном расплаве (53.6 мас. % SiO2, 7.4 мас. % MgO). Растворимость сульфидной серы при этих параметрах (SCSS) составляла 0.083 мас. %. Эта гетерогенная система имела вязкость 4.71 лог. ед. (Па · с) при интегральной плотности в 2929 кг/м3. Такие параметры не противоречат возможности миграции и интрудирования протокумулусной каши из главной камеры данного массива. Более вероятным представляется локализованное накопление оливина в мульдообразной части субкамеры апофиза DV10, которое предшествовало или происходило параллельно накоплению сегрегированных сульфидов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. В. Пшеницын

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: lotecsi@gmail.com
Россия, Москва

А. А. Арискин

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: lotecsi@gmail.com

геологический факультет

Россия, Москва; Москва

С. Н. Соболев

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Email: lotecsi@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Арискин А.А., Данюшевский Л.В., Фиорентини М.Л. и др. Петрология, геохимия и происхождение сульфидоносных и ЭПГ-минерализованных троктолитов из зоны Конникова в Йоко-Довыренском расслоенном интрузиве // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. № 5–6. С. 748–773.
  2. Арискин А.А., Бармина Г.С. Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм. М.: Наука, 2000. 365 с.
  3. Арискин А.А., Бычков К.А., Николаев Г.С. Моделирование микроэлементного состава сульфидной жидкости в кристаллизующейся базальтовой магме: развитие концепции R-фактора // Геохимия. 2017. Т. 55. № 5. С. 453–462.
  4. Арискин А.А., Бычков К.А., Николаев Г.С., Бармина Г.С. Обновленный КОМАГМАТ-5: моделирование эффектов выделения сульфидов при кристаллизации алюмохромистой шпинели // Петрология. 2023. Т. 31. № 5. С. 552–569.
  5. Арискин А.А., Конников Э.Г., Данюшевский Л.В. и др. Довыренский интрузивный комплекс: проблемы петрологии и сульфидно-никелевой минерализации // Геохимия. 2009. Т. 47. № 5. С. 451–480.
  6. Арискин А.А., Николаев Г.С., Данюшевский Л.В. и др. Геохимические свидетельства фракционирования платиноидов иридиевой группы на ранних стадиях дифференциации довыренских магм // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 5. С. 573–588.
  7. Арискин А.А., Пшеницын И.В., Дубинина Е.О. и др. Изотопный состав серы в плагиоперидотитах рудоносного апофиза Йоко-Довыренского интрузива в Северном Прибайкалье // Петрология. 2021. T. 29. № 6. С. 569–587.
  8. Бармина Г.С., Арискин А.А. Оценка химических и фазовых характеристик исходной магмы троктолитового интрузива Киглапейт (Лабрадор, Канада) // Геохимия. 2002. T. 2. № 10. С. 1071–1083.
  9. Кислов Е.В. Йоко-Довыренский расслоенный массив. Улан-Удэ: Изд. Бурятского НЦ, 1998. 265 с.
  10. Криволуцкая Н.А., Арискин А.А., Служеникин С.Ф., Туровцев Д.М. Геохимическая термометрия пород Талнахского интрузива: оценка состава расплава и степени раскристаллизованности исходной магмы // Петрология. 2001. Т. 9. № 5. С. 451–479.
  11. Лихачев А.П. Платино-медно-никелевые и платиновые месторождения. М.: Эслан, 2006. 496 с.
  12. Орсоев Д.А., Мехоношин А.С., Канакин С.В. и др. Габбро-перидотитовые силлы верхнерифейского Довыренского интрузивного комплекса (Северное Прибайкалье, Россия) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 5. С. 589–605.
  13. Пшеницын И.В., Арискин А.А., Николаев Г.С. и др. Морфология, минералогия и состав сульфидных капель в пикродолеритах из придонных апофиз Йоко-Довыренского расслоенного интрузива // Петрология. 2020. Т. 28. № 3. С. 280–297.
  14. Пшеницын И.В., Арискин А.А., Николаев Г.С. и др. Геохимия и петрология протосульфидных расплавов в рудоносном апофизе Йоко-Довыренского интрузива // Геохимия. 2022. Т. 67. № 3. С. 205–226.
  15. Радько В.А. Модель динамической дифференциации интрузивных траппов Сибирской платформы // Геология и геофизика. 1991. № 11. С. 19–27.
  16. Рябов В.В., Шевко А.Я., Гора М.П. Магматические образования Норильского района. Новосибирск: Нонпарель. Т. 1 (Петрология траппов, 2-е изд.). 2001. 407 с.
  17. Спиридонов Э.М. Рудно-магматические системы Норильского рудного поля // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. С. 1356–1378.
  18. Френкель М.Я., Арискин А.А., Бармина Г.С. и др. Геохимическая термометрия магматических пород – принципы метода и примеры применения // Геохимия. 1987. № 11. С. 1546–1562.
  19. Ariskin A.A. Phase equilibria modeling in igneous petrology: use of COMAGMAT model for simulating fractionation of ferro-basaltic magmas and the genesis of high-alumina basalt // J. Volcanol. Geoth. Res. 1999. V. 90. № 1–2. P. 115–162.
  20. Ariskin A.A., Barmina G.S., Koptev-Dvornikov E.V. et al. Intrusive COMAGMAT: From Simple Magma Differentiation Models to Complex Algorithms Simulating the Structure of Layered Intrusions // Adv. in G., A. C., and Planet. Sci. 2023. V. 276. P. 101–119.
  21. Ariskin A.A., Bychkov K.A., Nikolaev G.S., Barmina G.S. The COMAGMAT-5: Modeling the effect of Fe-Ni sulfide immiscibility in crystallizing magmas and cumulates // J. Petrol. 2018a. V. 59. № 2. P. 283–298.
  22. Ariskin A.A., Danyushevsky L.V., Nikolaev G.S. et al. The Dovyren Intrusive Complex (Southern Siberia, Russia): Insights into dynamics of an open magma chamber with implications for parental magma origin, composition, and Cu-Ni-PGE fertility // Lithos. 2018b. V. 302–303. P. 242–262.
  23. Ariskin A.A, Nikolaev G.S., Danyushevsky L.V. et al. Genetic interpretation of the distribution of PGE and chalcogens in sulfide-mineralized rocks from the Yoko-Dovyren layered intrusion // Geochem. Int. 2018c. V. 56. № 13. P. 1322–1340.
  24. Ariskin A.A., Kislov E.V., Danyushevsky L.V. et al. Cu-Ni-PGE fertility of the Yoko-Dovyren layered massif (Northern Transbaikalia, Russia): thermodynamic modeling of sulfide compositions in low mineralized dunites based on quantitative sulfide mineralogy // Mineralium Deposita. 2016. V. 51. P. 993–1011.
  25. Barnes S.J., Le Vaillant M., Godel B., Lesher C.M. Droplets and bubbles: solidification of sulphide-rich vapour-saturated orthocumulates in the Norilsk–Talnakh Ni-Cu-PGE ore-bearing intrusions // J. Petrol. 2019. V. 60. P. 1–31.
  26. Barnes S.J., Mungall J.E., Le Vaillant M. et al. Sulfide-silicate textures in magmatic Ni-Cu-PGE sulfide ore deposits: Disseminated and net-textured ores // Amer. Mineral. 2017. V. 102. P. 473–506.
  27. Danyushevsky L.V., Plechov P.Y. Petrolog3: Integrated software for modeling crystallization processes // Geochem. Geophys. Geosyst. Geochem. Soc. 2011. V. 12. № 7. P. 1–32.
  28. Ghiorso M.S., Sack R.O. Chemical mass transfer in magmatic processes IV. A revised and internally consistent thermodynamic model for the interpolation and extrapolation of liquid-solid equilibria in magmatic systems at elevated temperatures and pressures // Contrib. Mineral. Petrol. 1995. V. 119. № 2–3. P. 197–212.
  29. Gongalsky B.I., Krivolutskaya N.A., Ariskin A.A., Nikolaev G.S. The Chineysky gabbronorite-anorthosite layered massif (Northern Transbaikalia, Russia): its structure, Fe-Ti-V and Cu-PGE deposits, and parental magma composition // Mineralium Deposita. 2016. V. 51. № 8. P. 1013–1034.
  30. Gualda G.A.R., Ghiorso M.S., Lemons R.V., Carley T.L. Rhyolite-MELTS: A modified calibration of MELTS optimized for silica-rich, fluid-bearing magmatic systems // J. Petrol. 2012. V. 53. № 5. P. 875–890.
  31. Haar L., Gallagher J.S., Kell G.S. NBS/NRC Steam Tables Thermodynamic and Transport Properties and Computer Programs for Vapor and Liquid States of Water in SI Units // Washington, [D.C.]: Hemisphere Pub. Corp. 1984. V. 57. № 9. P. 317–320.
  32. Kostitsyn Y.A., Krivolutskaya N.A., Somsikova A.V. et al. Geochemical Features of Potentially Ore-Bearing Mafic Intrusions at the Eastern Norilsk Region and Their Relationships with Lavas (NW Siberian Traps Province) // Minerals. 2023. V. 13. № 2. P. 213.
  33. Krivolutskaya N.A., Sobolev A.V. Siberian traps and Pt-Cu-Ni deposits in the Noril’sk area. 2016. Springer, 364 p.
  34. Maier W.D. Platinum-group element (PGE) deposits and occurrences: Mineralization styles, genetic concepts, and exploration criteria // J. African Earth Sci. 2005 V. 41. P. 165–191.
  35. Marsh B.D. On the crystallinity, probability of occurrence, and rheology of lava and magma // Contrib. Mineral. Petrol. 1981. V. 78. P. 85–98.
  36. Mastin L.G. Insights into volcanic conduit flow from an opensource numerical model // Geochem. Geophys. Geosyst. 2002. V. 3. № 7. P. 1–18.
  37. Naldrett A.J. Fundamentals of magmatic sulfide deposits // Magmatic Ni-Cu and PGE deposits: geology, geochemistry and genesis: reviews in economic geology. 2011. V. 17. P. 1–50.
  38. Naldrett A.J. Magmatic sulfide deposits: geology, geochemistry and exploration. Heidelberg, Berlin: Springer-Verlag, 2004. 727 p.
  39. Ripley E.M., Li C. Sulfide saturation in mafic magmas: is external sulfur required for magmatic Ni-Cu-(PGE) ore genesis // Econom. Geol. 2013. V. 108. P. 45–58.
  40. Shaw H.R. Viscosities of magmatic silicate liquids: An empirical method of prediction // Amer. J. Sci. 1972. V. 272. № 9. P. 870–893.
  41. Wager L.R., Brown G.M. Layered Igneous Rocks. Edinburgh: Oliver & Boyd, 1968. 588 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Особенности геологического положения и сульфидной минерализации апофиза DV10 (Пшеницын и др., 2020). (а) Строение Йоко-Довыренского массива и участок опробования DV10; (б) точки опробования апофиза DV10; (в) cодержание серы и схематичное представление четырех типов сульфидной минерализации (A, Б, В, Г) в породах раздува апофиза DV10 (показаны с разрывом в интервале 30–80 м от нижнего контакта, причем для нижних 30 м использован логарифмический масштаб): А – крупные глобулы в оливиновых габброноритах из базальных горизонтов, Б – габбронориты с глобулярно-сидеронитовой вкрапленностью, В – сидеронитовые руды, Г – глобулы из закалочных пикродолеритов из нижнего контакта.

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Тройные диаграммы нормативного минерального состава и валового химического состава пород апофиза DV10. Породы нижней части тела показаны синими кружками, верхней – красными; фиолетовым кружком показан средневзвешенный состав данного тела.

Скачать (576KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Порядок равновесной кристаллизации расплавов типичных сульфидоносных пород из апофиза DV10. Расчеты по программе КОМАГМАТ-5.3 (Арискин и др., 2023; comagmat.web.ru/apps-comagmat) проведены в приближении номинально сухих систем при P = 1 атм и условиях буфера QFM. Виртуальные начальные температуры во всех трех случаях отвечают 1290°С – максимальному значению, установленному для наиболее примитивной/магнезиальной из возможных довыренских магм (Ariskin et al., 2018a). Вероятная температура для исходной магмы апофиза DV10 (по результатам геохимической термометрии) показана серой линией – 1185°С.

Скачать (151KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Линии температурной эволюции состава расплавов по результатам моделирования равновесной кристаллизации пород апофиза DV10 при помощи программы КОМАГМАТ-5.3. Наиболее компактное сгущение траекторий для большинства компонентов отвечает температуре около 1185°С. Красными линиями показаны траектории для пород из верхней части апофиза (от 280 до 80 м), синими – из нижней (от 30 до 0 м). Белыми кружками показаны оценки для среднего состава исходного расплава из табл. 2. На графиках не показаны траектории четырех высокоминерализованных образцов (DV908-1, DV926-2, DV107-1, DV625-M) ввиду больших погрешностей при кристаллизации пород с высоким содержанием серы. FeO на графике отвечает общему (двух- и трехвалентному) железу в породах.

Скачать (608KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Фазовые характеристики протокумулатов для рудоносных и минерализованных пород апофиза DV10 по результатам геохимической термометрии. Слева – пропорции минералов кумулуса и интеркумулусного расплава по вертикальному разрезу (средневзвешенные оценки для всего апофиза показаны в табл. 2 в колонке “Исходный расплав”). Справа – сравнение измеренных составов оливина (Пшеницын и др., 2022) с составом исходного оливина в табл. 2.

Скачать (450KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Линии оливинового контроля для пород Довыренского интрузивного комплекса и расчетные траектории равновесной кристаллизации пород апофиза DV10. На обоих графиках красными точками показаны породы верхней части апофиза DV10 (от 280 до 80 м), синими точками – породы нижней части (от 30 до 0 м). Пробы глобулярно-сидеронитовых (обр. DV628-2) и сидеронитовых руд (обр. DV625-M, DV625-I и DV107-1) не показаны по причине избытка сульфидного железа и при оценке среднего состава апофиза не учитывались.

Скачать (742KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Генетическая интерпретация пород апофиза DV10 на диаграмме A₂O₃–SiO₂–MgO. Фигуративные точки составов лежат внутри конодного треугольника оливин (Fo83.6)–плагиоклаз (An79.7)–исходный расплав, но тяготеют к линии оливинового контроля как результат накопления кумулусного оливина. Красными точками показаны породы верхней части апофиза DV10 (от 280 до 80 м), синими – породы нижней части (от 30 до 0 м). Пунктирная коннода соединяет исходный расплав при 1185°С (желтый кружок) с составом исходного оливина Fo83.6 (зеленый кружок).

Скачать (229KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

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

О куки-файлах