Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ГЕОХИМИЯ И ПЕТРОЛОГИЯ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ПОРОД РЕКИ БОДРАК (ЦЕНТРАЛЬНЫЙ КРЫМ, РОССИЯ)

Гусев А.И. 1
1 Алтайская государственная академия образования им. В.М. Шукшина
Приведены данные по петро-геохимии вулканогенных пород реки Бодрак: базальтам, трахибазальтам, андезибазальтам и андезитам. Указаны вещественные признаки насыщенности магматогенных флюидов летучими компонентами, и в первую очередь, фтором. Породы отнесены к мета- и пералюминиевым группам, магнезиальным и железистым разностям. Их генезис связан с различной степенью частичного плавления астеносферных источников: шпинелевых лерцолитов обогащённой мантии и гранатовых лерцолитов деплетированной мантии. В породах проявлен тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов М-типа, обусловленный высокой флюидонасыщенностью расплавов, в особенности фтором.
лавы
базальты
трахибазальты
андезибазальты
андезиты
частичное плавление шпинелевых лерцолитов и гранатовых лерцолитов
тетрадный эффект фракционирования РЗЭ
1. Гусев А.И., Гусев А.А. Тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов и его использование в решении проблем петрологии гранитоидов // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 5. – C.45–49.
2. Гусев А.И. Петрология и геохимия вулканических пород Карадага (Восточный Крым, Россия) // Успехи современного естествознания, 2014. – №12. – С.57–62.
3. Гусев А.И. Геохимия и петрология вулканических пород карьера Петропавловского (Центральный Крым, Россия) // Успехи современного естествознания. – 2014. – №12. – С. 554-560.
4. Лебединский В.И., Макаров Н.Н. Вулканизм Горного Крыма. – Киев, 1962. – 143 с.
5. Маракушев А.А. Термодинамические факторы образования рудной зональности скрытого оруденения на основе зональности гидротермальных месторождений. – М.: Наука, 1976. – С. 36–51.
6. Aldanmaz E., Pearce J.A., Thirlwall M.F., Mitchell J.G. Petrogenetic evolution of late Cenozoic, postcollision volcanism in western Anatolia, Turkey // Journal of Volcanology and Geothermal Research. – 2000. – V. 102. – P. 67-95.
7. Anders E., Greevesse N. Abundences of the elements: meteoric and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. – 1989. – V. 53. – Рp. 197-214.
8. DePaolo, D.J., Daley, E.E. Neodymium isotopes in basalts of the southwest Basin and Range and lithosphere thinning during continental extension// Chem. Geol. – 2000. – V. 169. – Pp. 157–185.
9. Irber W. The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of evolving peraluminous granite suites // Geochim Comochim Acta. 1999. – V.63. – №3/4. – Pp. 489–508.
10. Maniar P.D., Piccoli P.M. Tectonic discrimination of granitoids // Geological Soc. America Bulletin, 1989. – V.101. – Pp. 635–643.
11. Meijers M.J.M., Vrouwe B., van Hinsbergen D.J.J. et all. Jurassic arc volcanism on Crimea (Ukraine): Implications for the paleo0subduction zone configuration of the Black Sea region // Lithos, 2010. – V. 119. – Pp. 412–426.
12. Villaseca C., Barbero L., Herreros V. A re-examination of the typology of peraluminous granite types in the intracontinental orogenic belts // Trans. of Royal Soc. of Edinburg Earth Science, 1998. –V. 89. – P. 113–119.

В Центральном Крыму в районе Симферополя, Бодрака, Альмы, селения Лозового обнажено несколько вулканогенных и субвулканических разрезов, представляющих собой эффузивные центры полуострова, имеющих все признаки близости к вулканическим центрам и подводящим каналам. Их изучение интенсивно проводилось в 60-90-е годы прошлого века c детальным описанием петрографии пород [4]. Возраст вулканитов считался поздне-байосским, отнесённым к бодракско-карадагской вулканической серии и формировавшимся в островодужной обстановке. Однако, в последнее время появились уточнённые данные о Ar/Ar возрасте эффузивов субвулканических образований Карадага, Петропавловского карьера, Бодрака [11], давшие новый толчок к пересмотру и вещественных характеристик этих образований. Цель исследования – изучить петрологические и геохимические особенности вулканитов реки Бодрак с применением современных методов анализа пород (методом эмиссионной спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой (ISP-MS) на спектрометре «ОРTIMA-4300»), как это сделано нами для вулканитов Карадага и Петропавловского карьера [2, 3].

Результаты исследований. Вулканогенные породы в районе реки Бодрак представлены линзовидными телами лав базальтов, трахибазальтов, андезибазальтов и андезитов, относящиеся к бодракскому субвулканическому комплексу с абсолютным K/Ar возрастом 160-175 млн. лет [4]. 40Ar/39Ar методом по плагиоклазу возраст вулканитов уточнён и составляет 160-162 млн. лет (келловей-оксфорд) [11]. Вулканиты, как правило, порфиритовые породы с вкрапленниками оливина (местами полностью серпентинизированного), авгита в базальтах, трахибазальтах, роговой обманки, авгита и плагиоклаза в андезибазальтах и андезитах. Изредка в андезитах отмечается биотит с повышенным содержанием фтора (до 3 %). В базальтах и андезитах присутствуют миароловые пустоты. Матрикс микролитовый. Местами в андезитовых лавах в стекле присутствуют везикулы, представляющие собой микропузырьки с захваченными вулканическими газами. Нередки миндалины, выполненные микрокристаллическим кварцем, халцедоном, цеолитом, эпидотом, кальцитом, хлоритом. Плагиоклаз вкрапленников полисинтетически сдвойникован, с прямой зональностью, местами замещается кальцитом и хлоритом.

Характерной особенностью всех пород является резкое преобладание натрия над калием. Отношение U/Th варьирует от 0,3 до 0,38, свидетельствующее об отсутствии в анализируемых породах сильных наложенных изменений. В породах наблюдается не дифференцированный тип распределения лёгких относительно тяжёлых редкоземельных элементов, подтверждаемый нормированным к хондриту отношением (La/Yb)N, варьирующим от 0,26 до 0,84 (табл. 1).

Таблица 1

Представительные анализы вулканитов реки Бодрак (главные компоненты в  %, элементы – в г/т)

1

2

3

4

5

6

7

8

SiO2

48,9

48,6

54,87

54,9

57,2

56,9

57,0

57,0

TiO2

0,63

0,67

1,09

1,07

1,03

1,55

1,1

1,5

Al2O3

15,48

15,34

16,02

16,0

16,5

14,4

16,1

14,6

Fe2O3

8,81

12,02

10,45

10,4

9,7

11,95

9,4

11,9

MnO

0,34

0,24

0,19

0,2

0,15

0,14

0,13

0,15

MgO

4,56

8,45

7,64

7,5

5,1

2,9

5,0

2,7

CaO

17,95

9,55

2,89

2,9

4,5

5,47

4,4

5,57

Na2O

1,56

1,38

6,47

6,5

5,0

6,12

5,5

6,16

K2O

0,36

0,31

0,12

0,22

0,66

0,25

0,7

0,23

P2O5

0,07

0,06

0,1

0,14

0,12

0,16

0,12

0,16

Be

1,1

1,2

1,3

1,5

1,6

1,9

1,3

1,3

Li

2,3

3,3

3,4

3,5

3,3

3,6

4,5

4,5

V

283

290

292

280

300

340

303

307

Cr

648

556

43

41

30

7

31

8

Co

48

49

40

41

28

33

29

34

Ba

156

155

49

50

115

65

105

70

Sc

41

43

34

31

28

32

26

31

Ga

15

15,5

16

15

18

14

17

14

Zn

75

73

68

65

8,3

84

8,8

88

Cu

91

94

33

31

30

16

30,5

18

Ni

195

198

25

22

34

6

30

8

Mo

2

2

3

3

3,1

2

3,0

2,1

Nb

1,2

1,3

1,1

1,4

2,3

1,8

2,2

1,9

Y

15

16

29

30

28

39

29

40

Zr

35

38

74

76

80

105

82

115

Sr

210

215

155

160

66

86

68

85

Rb

7,5

7,6

1,6

2,6

3,0

7,0

3,2

7,1

Th

1,1

1,2

1,4

1,9

2,2

3,0

2,1

2,0

U

0,4

0,4

0,5

0,6

0,8

0,9

0,8

0,6

Pb

4,4

4,8

5,5

7,5

2,9

3,4

3,5

3,9

La

4,7

5,0

2,4

3,4

7,9

3,9

7,8

4,1

Ce

4,4

4,9

9,3

10,3

16,6

11,7

15,1

11,9

Pr

1,8

2,0

2,5

2,9

4,0

3,3

3,5

3,8

Nd

6,8

7,1

10,1

11,1

10,5

9,3

10,1

9,9

Sm

2,2

2,3

2,7

3,0

3,0

3,4

3,2

3,9

Eu

1,75

1,9

1,5

1,3

1,1

1,0

1,2

1,2

Gd

5,6

5,9

6,2

8,2

8,1

8,0

8,0

8,4

Tb

1,5

1,8

2,0

2,4

2,2

2,1

2,0

2,2

Dy

8,7

9,0

9,3

9,9

9,5

9,3

9,2

9,1

Ho

0,5

0,52

0,6

0,8

0,77

0,73

0,7

0,72

Er

0,31

0,4

0,5

0,45

0,4

0,43

0,4

0,41

Tm

0,69

0,71

0,75

0,78

0,7

0,65

0,65

0,6

Yb

5,4

5,5

6,0

6,1

6,3

6,0

6,1

6,0

Lu

0,70

0,72

0,75

0,78

0,7

0,65

0,7

0,6

Hf

1,9

2,0

2,0

1,8

1,9

1,5

1,8

1,3

Ta

1,4

1,3

1,2

1,3

1,7

1,4

1,3

1,2

W

0,33

0,31

0,4

0,45

0,5

0,6

0,4

0,4

(La/Yb)N

0,57

0,6

0,26

0,37

0,83

0,43

0,84

0,45

U/Th

0,36

0,33

0,36

0,32

0,36

0,3

0,38

0,3

Примечание. Анализы выполнены: силикатный на главные компоненты химическим методом в Лаборатории Западно-Сибирского испытательного Центра (г. Новокузнецк); для микроэлементов – методом ICP-MS в лаборатории СО РАН (г. Новосибирск). Нормализация элементов проведена по [7]. Породы р. Бодрак: 1–2 – базальты, 3–4 – трахибазальты, 5 – андезибазальт, 6–8 –андезиты.

На классификационной диаграмме (Na2O+K2O) – SiO2 вулканиты реки Бодрак занимая свои поля, свидетельствуют о преобладании нормальных известково-щелочных пород, а трахибазальты, возможно, свидетельствуют о процессах частичного плавления различных источников, или о контаминации коровым материалом (рис. 1).

На канонических диаграммах породы реки Бодрак попадают в различные поля. По соотношению Al2O3/(Na2O+K2O) – Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) базальты локализуются в метаалюминиевом и пералюминиевом полях, а все остальные разности – в пералюминиевом (пересыщенном глинозёмом) (рис. 2, а). По соотношению Fe2O3/(Fe2O3+MgO) – SiO2 андезиты относятся к железистым и магнезиальным разностям, а все остальные породы – к магнезиальным (рис. 2, б).

gusev1.tiff

Рис. 1. Диаграмма (Na2O+K2O) – SiO2 для вулканитов реки Бодрак: 1 – базальты; 2 – трахибазальты; 3 – андезиты; 4 – андезибазальты

gusev2.tiff

Рис. 2. а – диаграмма Al2O3/(N2O+K2O) – Al2O3/(N2O+K2O+CaO) по [10]; б –диаграмма SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3+MgO) по [12] для вулканогенных пород реки Бодрак. Условные на рис. 1

Интерпретация результатов. Приведенные результаты показывают, что вулканиты реки Бодрак отличаются от таковых Карадага по возрасту и петро-геохимическим данным [Гусев]. По соотношению La и Nb все породы реки Бодрак тяготеют к астеносферному источнику (рис. 3).

Соотношение La/Sm- La указывет, что породы реки Бодрак генерированы из различных мантийных источников и неодинаковой степени частичного плавления (рис. 4).

gusev3.tiff

Рис. 3. Диаграмма La – Nb по [8] для вулканических пород реки Бодрак. Границы геосфер приняты по соотношениям La и Nb по [8]: Lit – литосфера, Ast – астеносфера. Условные обозначения на рис. 1

gusev4.tiff

Рис. 4. Диаграмма La/Sm – La по [6] для вулканитов реки Бодрак. DMM – деплетированный мантийный источник MORB. РМ – примитивная мантия; ЕМ – обогащённый мантийный источник; E-MORB – и N-MORB – составы обогащённых (Е) и нормальных (N), базальтов срединно-океанических хребтов; точечные линии – тренды плавления источников DMM и EM, засечки с цифрами на точечных линиях – степень частичного плавления для соответствующих мантийных источников. Условные те же, что на рис. 1

Если генерация базальтов связана с высокой степенью частичного плавления шпинелевого лерцолита обогащённой мантии, то источником образования остальных пород была деплетированная мантия и разная степень частичного плавления гранатового лерцолита. Если базальты тяготеют к среднему составу базальтов E-MORB, то трахибазальты располагаются вблизи среднего состава базальтов N-MORB (рис. 4).

В вулканических породах района проявлен тетрадный эффект фракционирования (ТЭФ) РЗЭ М- типа, что является необычным для базальтоидов. В таблице 2 приведены величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ и некоторые отношения элементов, а также значения этих отношений в хондрите. Следует указать, что отношения элементов La/Nb и La/Ta в породах района меньше, чем в хондритах, отношения остальных элементов и меньше и больше хондритовых, указывая на значительное перераспределение элементов в вулканитах реки Бодрак (табл. 2).

Таблица 2

Величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ и отношения некоторых элементов в вулканических породах реки Бодрак

Отношения элементов и величины ТЭФ

1

2

3

4

5

6

7

8

Отношения в хондритах

Zr/Hf

18,4

19,0

37

42,2

42,1

70

45,5

88,5

36,0

Y/Ho

30

30,8

48,3

37,5

36,4

53,4

41,4

55,6

29,0

La/Nb

3,9

3,8

2,2

2,4

3,4

2,2

3,5

2,1

17,2

La/Ta

3,4

3,8

2,0

2,6

4,6

2,8

6,0

3,5

16,8

Sr/Eu

120

113

103

123

60

86

57

71

100,5

Eu/Eu*

1,5

1,52

1,1

0,76

0,65

0,57

0,7

0,63

1,0

TE1,3

1,52

1,62

1,92

1,66

1,63

1,72

1,57

1,74

Примечание. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ как среднее между первой и третьей тетрадами по [9]. Eu*= (SmN+GdN)/2. Вулканические породы реки Бодрак: 1-2 – базальты, 3-4 – трахибазальты, 5 – андезибазальт, 6-8 – андезиты.

На диаграмме Zr/Hf – TE1,3 увеличение тренда значений ТЭФ РЗЭ М- типа происходит с уменьшением отношений Zr/Hf (рис. 5). Более низкие отношения Zr/Hf отвечают более высокой щёлочнности среды, согласно рядам кислотности – щелочности в водно-сероводородных растворах при стандартных условиях по [5]. Следовательно, увеличение величины тетрадного эффекта М-типа происходит при повышении щёлочности среды магматогенных флюидов, в которых важную роль играли F-комплексы [1], судя по тому, что в породах обнаружен биотит с повышенным содержанием фтора.

Заключение

Вулканогенные породы реки Бодрак включают лавовые базальты, трахибазальты, андезибазальты и андезиты, иногда миндалекаменные. Наличие везикул в вулканическом стекле и миндалин, указывает на то, что лавы были насыщены газами и флюидами, содержавшими в себе CO2, F, SO2 и другие компоненты. В породных типах проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М-типа, который обусловлен высокой флюидонасыщенностью расплавов, в особенности фтором, комплексы которого трансформировали соотношение редких земель в тетрадах [1]. Генерация базальтов связана с высокой степенью частичного плавления шпинелевого лерцолита обогащённой мантии, источником же образования остальных пород была деплетированная мантия и разная степень частичного плавления гранатового лерцолита. Если базальты тяготеют к среднему составу базальтов E-MORB, то трахибазальты проявляют близость к среднему составу базальтов N-MORB.

gusev5.tiff

Рис. 5. Диграмма Zr/Hf – TE1,3 для эффузивных пород реки Бодрак. Условные на рис. 1


Библиографическая ссылка

Гусев А.И. ГЕОХИМИЯ И ПЕТРОЛОГИЯ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ПОРОД РЕКИ БОДРАК (ЦЕНТРАЛЬНЫЙ КРЫМ, РОССИЯ) // Успехи современного естествознания. – 2015. – № 1-3. – С. 426-431;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34906 (дата обращения: 16.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074