Петромагнетизм континентальной литосферы и природа региональных магнитных аномалий (стр. 7 из 12)
Итак, данный пример, с одной стороны, демонстрирует очевидность вторичного образования источников региональных магнитных аномалий в результате перекристаллизации гемоильменита, ильменита, характерного для архейских вулканитов, в магнитные минералы в глубинных условиях, с другой - не противоречит главной концепции образования магнитных пород за счет кристаллизации или последующей перекристаллизации первично-магматических Fe-Ti рудных минералов.
Остров Росс (Антарктида).
[Warner and Wasilewski,1995]. Это район континентального рифтинга, высокого теплового потока, утонения земной коры. Изучены ксенолиты из кайнозойских вулканов острова: дуниты, пироксеновые гранулиты и горнблендит. Среди ксенолитов региона из верхней части коры преобладают практически немагнитные граниты, гранитогнейсы [Behrendt et al.,1991].
Пироксеновые гранулиты представляют нижнюю часть коры, они состоят из первичных минералов: плагиоклаза, пироксена, оливина и ильменита (до 3%). Помимо крупных зерен первичного ильменита, отмечены выделения мелкого ильменита по амфиболу (распад). Температура кристаллизации пар орто- и клинопироксена 736-994oС. Судя по средним составам сосущестувующих ильменита и титаномагнетита (термометр Линдсли), температура их кристаллизации 720-830oС. Эти температуры, очевидно, отражают температуру начала гетерофазного окисления ильменита. Согласно минеральным равновесиям оливина и пироксенов, ксенолиты пироксеновых гранулитов пришли с глубины 12-20 км. Во всех гранулитах отмечается вторичная минерализация, главный вторичный минерал - амфибол. Другой вторичный минерал - биотит, обычно ассоциирует с амфиболом. По зернам ильменита образуется вторичный титаномагнетит. Часто отмечаются признаки подплавления, во многих гранулитах с участками подплавления связано обогащение Fe-Ti-окислами, в основном, высокотитановым титаномагнетитом, последний, в свою очередь, подвергается гетерофазному окислению. Подчеркивается, что участки подплавления, богатые рудными, типичны для богатых ильменитом гранулитов, тогда как в гранулитах, не содержащих первичных Fe-Ti-окислов, участки подплавления не содержат рудных или содержат очень мало рудных, на таких участках кристаллизуется оливин. Намагниченность гранулитов широко варьирует ( k от 0,28 до 36,7
10-3 ед.СИ, Jn от 0,23 10-4 до 90,2 10-4 Ам2/кг), из них наиболее магнитны подплавленные гранулиты. В целом, намагниченность гранулитов заметно меньше вмещающих их лав, а у части образцов даже ниже, чем у верхнекоровых гранитов и гранитогнейсов. Обнаружена определенная корреляция между содержанием рудных минералов и, соответственно, магнитной восприимчивостью, и содержанием железа в пироксенах всех ксенолитов и прежде всего - в гранулитах. Этот факт свидетельствует против связи этой корреляции с процессом метаморфизма, но за первично-магматическое распределение железа в процессе дифференциации расплава с образованием низкожелезистых кумулятов и высокожелезистых дифференциатов.Образцы дунитов состоят преимущественно из зерен оливина разного размера, в которых встречаются зерна хромита, большинство которых ассоциируют с подплавлением. В образце подплавленного дунита встречены единичные зерна магнезиоферрита. Температура кристаллизации оливина-хромита 1012-1106o С. Такая температура, согласно геотермическому градиенту в районе, соответствует верхам мантии. По геофизическим данным глубина границы Мохо в регионе 20-23 км. Появление хромита и отсутствие граната говорит, что дуниты пришли с глубины не более 45 км. Дуниты слабомагнитны ( k<5
10-3 ед.СИ, Jn<7 10-4 Ам2/кг).Амфиболы горнблендита отличаются от амфиболов гранулитов повышенной титанистостью, что объясняется тем, что горнблендит является дериватом щелочной магмы кайнозойской группы вулканов Мак-Мурдо. В горнблендите, помимо амфибола, присутствует клинопироксен и рудные (3%), преимущественно это ильменит, реже гетерофазно окисленный титаномагнетит и магнетит, следы пирротина. В кристаллах амфибола видны тонкие выделения ильменита - продукты высокотемпературного распада амфибола, они отличаются по составу от крупных кристаллов первичного ильменита. Образец заметно подплавлен, с этим связано выделение большого количества мелких зерен титаномагнетита, соответственно, высока его намагниченность.
Во всех случаях, в магнитных образцах носители остаточной намагниченности представлены псевдооднодоменными зернами с Tc 
550o С.
Почти все ксенолиты окислены в разной степени на стадии остывания пород. Летучесть кислорода, определенная по гетерофазно окисленным титаномагнетитам, варьирует на 2-3 порядка около буфера QMF. Судя по появлению псевдобрукита по ильмениту, его окисление начиналось выше 800oС, но в большинстве случаев окисление шло при более низкой температуре, ламелли псевдобрукита не появлялись, а выделялись по ильмениту ламелли рутила.
Таким образом, исследователи приходят к утверждению о слабой магнитности нижней коры в районе острова Росс, первичный рудный минерал в ней - ильменит, а повышенная намагниченность пород связана с их подплавлением и образованием вторичного титаномагнетита во время или после захвата ксенолитов магмой кайнозойских вулканов. Кроме того, из-за высокого геотермического градиента только верхние 12 км коры могут быть магнитными, где температура не выше 550oС. Следовательно, in situ нижняя кора и верхняя мантия под современным рифтом немагнитны. Это согласуется с пониженным аномальным полем над регионом по данным Magsat.
В. Изучение архейско-протерозойских метаморфических толщ
Алданский щит.
[Баженова и др.,1998, 2000]. Алданский щит представляет собой сложную структуру с длительной историей развития магматизма, прогрессивного и регрессивного метаморфизма слагающих его пород архейского и протерозойского возраста. Наиболее древними являются купольные структуры, внутренние части которых сложены в различной степени амфиболизированными и гранитизированными метабазитами (главным образом, пироксениты) и эндербитами, метаморфизованными в условиях гранулитовой фации метаморфизма, возраст эндербитов 3,6 млрд лет. Внешние части куполов образуют линейно вытянутые пояса, которые сложены более молодыми породами - гранитогнейсами, эндербитами, метабазитами (метагаббро, амфиболиты, пироксен-амфиболовые, биотит-амфиболовые кристаллические сланцы), а так же глиноземистыми и карбонатными породами, метаморфизованными в условиях амфиболитовой фации. Возраст этого комплекса 3,3-3,1 млрд лет [Глуховский и др.,1993]. На архейский фундамент наложены троговые структуры, сложенные в основном амфиболитами и метабазитами, гранитогнейсами. Возраст троговых структур 3,1-2,9 млрд лет.
Проведено комплексное геолого-петромагнитное изучение образцов из центральных, краевых и внешних частей ряда куполов (главным образом, из Центрально-Алданского, Чарского, Суннагинского), а так же из наложенных трогов. Более детально изучены магнитные метабазиты.
Все изученные метабазиты по петрохимическим характеристикам относятся к первично-магматическим породам дифференцированной толеитовой и известково-щелочной серий, подобных окраинно-континентальным или островодужным современным геодинамическим обстановкам. На диаграмме MgO-(FeO+Fe2O3 ) (рис. 6) породы Алданского щита занимают положение очень близкое с данными по заведомо магматическим породам, они делятся на две группы: первая - это тренд дифференциации и, вторая, менее четкая, группа - кумулятивного тренда (см. раздел 4). Некоторый сдвиг "вправо" "кумулятивных" точек подобен данным для ксенолитов из кимберлитов Якутии, т.е. кумуляты Алдана относительно более железистые. Первично-магматическая ситуация выражается и в тесной положительной корреляции железа и титана в породах: на диаграмме (FeO+Fe2O3)/(FeO+ Fe2O3+MgO) - TiO2- тренд точек по Алданскому щиту аналогичен приведенным на рис. 7, но они несколько сдвинуты вправо, что ближе островодужному магматизму. Особенно важна в нашем случае диаграмма SiO2 - Js (рис. 11), где, несмотря на большой разброс данных и на то, что химические анализы сделаны преимущественно для магнитных пород (т.е. их роль на рис. 11 завышена), на рис. 11а точки можно разделить на две группы: первая - магнитная ( Js>2 Ам2/кг), охватывающая широкий интервал SiO2 от 33 до 70%, соответствует тренду магматической дифференциации; вторая - немагнитная ( Js<0,5 Ам2 /кг), находится в более узком интервале SiO2от 45 до 57%. При осреднении данных по интервалам SiO2 виден "провал" Js близ 50% SiO2, соответствующий кумулятивному тренду (рис. 11б, сравни с рис. 4).
В слабомагнитных и немагнитных породах присутствуют хромистые шпинели и мелкие кристаллики рудного внутри зерен пироксена. В магнитных образцах обычно присутствуют в парагенезисе с пироксеном крупные зерна ильменита и магнетита размером в сотни мкм, часто образующие сростки; встречаются отдельные зерна с явными признаками субсолидусного распада. В некоторых образцах магнетит содержит включения рутила и/или сфена. Судя по составам сосуществующих ильменитов и магнетитов, температура образования в большинстве случаев не превышала 500oС. Кроме того, встречаются мелкие выделения рудных минералов по трещинкам в силикатах, на границах зерен силикатов, в виде оторочек вокруг силикатов; они образованы на стадиях регрессивного метаморфизма.