Hornblende in ultramafic-mafic rocks of the Khudolaz Complex of the Southern Urals: Crystallization conditions and petrological implications

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Subject research. Morphology and chemical composition of amphiboles from ultramafic-mafic rocks of the Khudolaz complex. Methods. Morphological studies were carried out using optical (Carl Zeiss Axioskop 40A) and electron (Tescan Vega Compact) microscopes. The chemical composition of minerals was determined using CAMECA SX 100 and JEOL JXA-8230 electron probe microanalyzers. Results. The rocks under study are dominated by xenomorphic brown titanium hornblende crystals, formed mainly due to the reaction of clinopyroxene with a residual water-saturated melt at 920–1040°C. Euhedral brown hornblende, which crystallized directly from the residual water-saturated melt in the same temperature range, was found in small amounts. Green hornblende originated along the edges and cracks in brown hornblende crystals during the late magmatic stage and early hydrothermal stage (670–830°C) at the subsolidus transformation. At the hydrothermal stage (620–650°C and below), brown and green hornblende were partially replaced by actinolite and cummingtonite. Conclusions. The nature of changes in the composition of brown hornblende indicates similar petrogenesis conditions at the late magmatic stage in all intrusions of the Khudolaz complex. The process of transition from brown hornblende to green hornblende occurred with a gradual increase in oxygen fugacity (ΔNNO from –0.2…+0.4 to +0.9…+2.5), and was accompanied by decrease of Ti, Fe2+, Na and the increase of Si, AlVI, Mg, and K in the mineral structure. The low concentrations of F and Cl in hornblende crystals indicate their formation after migration of halogens from the melt.

About the authors

I. R. Rakhimov

Institute of Geology, UFRC RAS; A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

Email: igel92@mail.ru

A. V. Vishnevskiy

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS

Email: vishnevsky@igm.nsc.ru

References

  1. Аль-Джубури А.И., Мак Канн Т., Газаль М.М. (2009) Реконструкция источников сноса для песчаников миоцена Северного Ирака (на основании петрографического анализа, анализа вещественного состава и химии минералов обломочной составляющей). Геология и геофизика, 50(6), 670-690.
  2. Базылев Б.А., Силантьев С.А., Дик Г.Дж.Б., Кононкова Н.Н. (2001) Магматические амфиболы и слюды в океанических перидотитах и некоторые особенности связанных с ними расплавов: район разлома 15°20’ с. ш. Срединно-Атлантического хребта. Рос. журн. наук о Земле, 3(3), 241-257.
  3. Граменицкая П.Н., Граменицкий Е.Н., Кононов О.В. (2013) Химические типы амфиболов Тырныаузского месторождения. Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геол., (4), 34-42.
  4. Никольский Н.С. (1987) Флюидный режим эндогенного минералообразования. М.: Наука, 198 с.
  5. Рахимов И.Р. (2017) Геология, петрология и рудоносность позднедевонско-карбонового интрузивного магматизма Западно-Магнитогорской зоны Южного Урала. Дисс. … канд. геол.-мин. наук. Уфа, 181 с.
  6. Рахимов И.Р. (2020) Петрология и геохимия массива Ташлы-Тау, худолазовский дифференцированный комплекс, Южный Урал. Вестн. ВГУ. Сер.: Геология, (2), 44-57.
  7. Рахимов И.Р., Вишневский А.В., Савельев Д.Е., Салихов Д.Н., Владимиров А.Г. (2021) Полигенная (магматогенно-гидротермальная) сульфидно-платинометалльная минерализация худолазовского комплекса (Южный Урал). Геология рудн. месторожд., 63(4), 354-381.
  8. Рахимов И.Р., Готтман И.А., Холоднов В.В., Червяковский В.С. (2022) Геохимия акцессорного апатита из Cu-Ni-сульфидоносных ультрамафит-мафитов худолазовского комплекса (Южный Урал) как индикатор магматических и метасоматических процессов. Геология и геофизика, 63(12), 1670-1691.
  9. Рябов В.В., Симонов О.Н., Снисар С.Г. (2018) Фтор и хлор в апатитах, слюдах и амфиболах расслоенных трапповых интрузий Сибирской платформы. Геология и геофизика, (4), 453-466.
  10. Салихов Д.Н., Холоднов В.В., Пучков В.Н., Рахимов И.Р. (2019) Магнитогорская зона Южного Урала в позднем палеозое: магматизм, флюидный режим, металлогения, геодинамика. М.: Наука, 392 с.
  11. Ферштатер Г.Б. (1990) Эмпирический плагиоклаз-амфиболовый барометр. Геохимия, (3), 328-335.
  12. Чернышова М.Н. (2007) Особенности состава амфиболов рудоносных даек сульфидных платиноидномедно-никелевых месторождений ВКМ (Центральная Россия). Вестн. ВГУ. Сер.: Геология, (1), 75-85.
  13. Allen J.C., Boettcher A.L. (1978) Amphiboles in andesite and basalt: II. Stability as a function of P–T–fH2O–fO2. Amer. Miner., 63(11-12), 1074-1087.
  14. Barink H.W. (1984) Replacement of pyroxene by hornblende, isochemically balanced with replacement of plagioclase by garnet, in a metagabbro of upper-amphibolite grade. Lithos, 17, 247-258.
  15. Boudreau A. (2019) Halogens in Layered Intrusions. hydromagmatic Processes and Platinum-Group Element Deposits in Layered Intrusions. Cambridge, Cambridge University Press, 75-100.
  16. Browne B.L., Gardner J.E. (2006) The influence of magma ascent path on the texture, mineralogy and formation of hornblende reaction rims. Earth Planet. Sci. Lett., 246, 161-176.
  17. Caracciolo L., Orlando A., Marchev P., Critelli S., Manetti P., Raycheva R., Riley D. (2016) Provenance of Tertiary volcanoclastic sediment in NW Thrace (Bulgaria): Evidence from detrital amphibole and pyroxene geochemistry. Sediment. Geol., 336(1), 120-137.
  18. Cawthorn G.R., O’Hara M.J. (1976) Amphibole fractionation in calc alkaline magma genesis. Amer. J. Sci., 276, 309-329.
  19. Coltorti M., Beccaluva L., Bonadiman C., Faccini B., Ntaflos T., Siena F. (2004) Amphibole genesis via metasomatic reaction withclinopyroxene in mantle xenoliths from Victoria Land, Antarctica. Lithos, 75, 115-139.
  20. Coltorti M., Bonadiman C., Faccini B., Grégoire M., O’Reilly S.Y., Powell W. (2007) Amphiboles from suprasubduction and intraplate lithospheric mantle. Lithos, 99(1-2), 65-84.
  21. Davidson J., Turner S., Handley H., Macpherson C., Dosseto A. (2007) Amphibole “sponge” in arc crust? Geology, 35, 787-790.
  22. Erdmann S., Martel C., Pichavant M., Kushnir A. (2014) Amphibole as an archivist of magmatic crystallization conditions: problems, potential, and implications for inferring magma storage prior to the paroxysmal 2010 eruption of Mount Merapi, Indonesia. Contrib. Mineral. Petrol., 167, 1016.
  23. Grapes R.H., Graham C.M. (1978) The actinolite-hornblende series in metabasites and the so-called miscibility gap: a review. Lithos, 11, 85-97.
  24. Hammarstrom J.M., Zen E-an. (1986) Aluminium in hornblende: an empirical igneous geobarometer. Amer. Miner., 71, 1297-1313.
  25. Hawthorne F.C., Oberti R., Harlow G.E., Maresh W.V., Martin R.F., Schumacher J.C., Welch M.D. (2012) Nomenclature of the amphibole supergroup. Amer. Miner., 97, 2031-2048.
  26. Helz R.T. (1979) Alkali exchange between hornblende and melt: a temperature sensitive reaction. Amer. Miner., 64, 953-965.
  27. Holland T., Blundy J. (1994) Non-ideal interactions in calcic amphiboles and their bearing on amphibole-plagioclase thermometry. Contrib. Mineral. Petrol., 116, 433-447.
  28. Johnson M.C., Rutherford M.J. (1989) Experimental calibration of an aluminum-in-hornblende geobarometer with application to Long Valley caldera (California) volcanic rocks. Geology, 17, 837-841.
  29. Kang D., Zhang Z., Palin R.M., Tian Z., Dong X. (2020) Prolonged partial melting of garnet amphibolite from the eastern Himalayan syntaxis: Implications for the tectonic evolution of large hot orogens. J. Geophys. Res.: Solid Earth, 125, e2019JB019119.
  30. Leake B.E., Wooley A.R., Arps C.E.S., Birch W.D., Gilbert M.C., Grice J.D., Hawthorne F.C., Kato A., Kisch H.J., Krivovichev V.G., Linthout K., Laird J., Mandarino J., Maresch W.V., Nickel E.H., Rock N.M.S., Schumacher J.C., Stephenson N.C.N., Ungaretti L., Whit-taker E.J.W., Youzhi G. (1997) Nomenclature of amphiboles. Report of the Subcommittee on amphiboles of the International Mineralogical Association Commission on New Minerals and Mineral Names. Mineral. Mag., 61, 295-321.
  31. Liao Y., Wei C., Rehman H.U. (2021) Titanium in calcium amphibole: Behavior and thermometry. Amer. Miner., 106(2), 180-191.
  32. Moore G., Vennemann T., Carmichael I.S.E. (1995) Solubility of water in magmas to 2 kbar. Geology, 23(12), 1099-1102.
  33. Otten M.T. (1984) The origin of brown hornblende in the Artfjallet gabbro and dolerites. Contrib. Mineral. Petrol., 86, 189-199.
  34. Pe-Piper G. (2020) Mineralogy of an Appinitic Hornblende Gabbro and Its Significance for the Evolution of Rising Calc-Alkaline Magmas. Minerals, 10, 1088.
  35. Putirka K. (2016) Amphibole thermometers and barometers for igneous systems and some implications for eruption mechanisms of felsic magmas at arc volcanoes. Amer. Miner., 101(4), 841-858.
  36. Rakhimov I.R., Vishnevskiy A.V., Saveliev D.E. (2021) Geochemical evolution of PGE-sulfide mineralization of the Khudolaz differentiated complex in the South Urals: The role of R-factor and hydrothermal alteration. ore Geol. Rev., 138(11), 104411.
  37. Ridolfi F. (2021) Amp-TB2: An Updated Model for Calcic Amphibole Thermobarometry. Minerals, 11, 324.
  38. Ridolfi F., Renzulli A., Puerini M. (2010) Stability and chemical equilibrium of amphibole in calc-alkaline magmas: an overview, new thermobarometric formulations and application to subduction-related volcanoes. Contrib. Mineral. Petrol., 160, 45-66.
  39. Schmidt M.W. (1992) Amphibole composition in tonalite as a function of pressure: an experimental calibration of the Al-in-hornblende barometer. Contrib. Mineral. Petrol., 110, 304-310.
  40. Webster J.D., Kinzler R.J., Mathez E.A. (1999) Chloride and water solubility in basalt and andesite melts and implications for magmatic degassing. Geochim. Cosmochim. Acta, 63(5), 729-738.
  41. Zelenski M., Kamanetsky V.S., Mavrogenes J.A., Gurenko A.A., Danyushevsky I.V. (2018) Silicate-sulfide liquid immiscibility in modern arc basalt (Tolbachik volcano, Kamchatka): Pt I. Occurrence and compositions of sulfide melts: Chem. Geol., 478, 102-111.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Rakhimov I.R., Vishnevskiy A.V.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».