Антофиллит - жедритовый сольвус в магнезиальных метапелитах приоскольского участка, Воронежский кристаллический массив
Антофиллит - жедритовый сольвус в магнезиальных
метапелитах приоскольского участка, Воронежский кристаллический массив
Н.Ю.Кальмуцкая, Воронежский государственный
университет
В
центральной части Воронежского кристаллического массива в пределах
Приоскольского участка встречены магнезиальные метапелиты, содержащие
сосуществующие антофиллит и жедрит. Детальное исследование составов
сосуществующих ортоамфиболов показало наличие между ними разрыва смесимости по
AlIV, AlIV, Fe2+, Alобщ., Mg, Na и K. В более высокотемпературных породах в
ассоциации с ортопироксеном присутствует, как правило, жедрит, в то время как в
низкотемпературных образцах в парагенезисе с кордиеритом развит преимущественно
антофиллит. Основываясь на оценках температур, полученным по гранат-биотитовым
и гранат-ортопироксеновым геотермометрам в магнезиальных метапелитах,
содержащих сосуществующие ортоамфиболы, можно сделать вывод, что разрыв
смесимости между антофиллитом и жедритом находится в интервале между 550 и
6300С. Введение. Существование разрыва смесимости в ортоамфиболах между
низкоглиноземистым антофиллитом и высокоглиноземистым жедритом в различное
время обсуждались многими авторами [1-6]. Несмотря на это, вопрос равновесного
сосуществования антофиллита и жедрита до сих пор остается дискуссионным.
В
пределах Приоскольского участка встречены магнезиальные метапелиты, содержащие
сосуществующие антофиллит и жедрит.
Цель
настоящей статьи - установить существует ли разрыв смесимости в сосуществующих
антофиллит-жедритовых парах и определить температурный интервал
антофиллит-жедритового сольвуса.
Геологическое
строение исследуемой территории было детально рассмотрено нами в предыдущей
работе [7].
Методы
исследования. Все образцы метапелитов представляют собой керн скважин, который
был детально описан при проведении полевых работ. Отобранные образцы были
изучены оптически. Локальные анализы минералов проведены на микрозонде Camebax
SX-50 (МГУ), ускоряющее напряжение 15 кВ, ток зонда 1-2 нА, диаметр зонда 1-2
мкм. Точность анализов систематически контролировалась по природным и
синтетическим эталонам. Кристаллохимические формулы ортоамфиболов рассчитаны на
23 атома кислорода.
Петрография.
Породы, содержащие ортоамфиболы, недосыщены K2O, они не содержат мусковита и
калишпата, и единственный калиевый минерал в них представлен биотитом. В метапелитах
такого состава происходит образование безкальциевых амфиболов (жедрит,
антофиллит, куммингтонит), неустойчивых при избытке мусковита и калиевого
полевого шпата. Если эти породы достаточно магнезиальные и глиноземистые, в них
устойчивы силлиманит, ставролит, кордиерит, а амфибол представлен антофиллитом
и жедритом. В пределах Приоскольского зонального метаморфического комплекса
недосыщенные калием глиноземистые сланцы содержат парагенезис
Ath+Ged+Bt+Crd+Mag±
±Grt±Opx±Qtz
(табл.1) Кроме этого, в породах такого типа встречен парагенезис
Ged+Ol+Tlc+Grt+Opx+ +Spl+Mag (образец 5267/290).
В
метапелитах Приоскольского участка парагенезисы антофиллита с куммингтонитом и
ортоамфиболов со ставролитом не установлены [8,9].
Фазовые
равновесия в сосуществующих ортоамфиболах. Амфиболы в относительно
магнезиальных метапелитах представлены широко распространенными антофиллитом и
жедритом. Жедрит встречается реже, чем антофиллит. В метапелитах Приоскольского
участка встречены парагенезисы жедрита с антофиллитом и кордиеритом, жедрита с
ортопироксеном, а также парагенезис жедрита с ортопироксеном, оливином,
тальком, шпинелью и магнетитом. Минеральные равновесия были детально
рассмотрены нами в предыдущей работе [7], поэтому здесь мы акцентируем внимание
только на сосуществующих антофиллитах и жедритах. По классификации Е.Лика [10]
антофиллит содержит до 8% Al2O3 и 7,0-8,0 формульных единиц Si; жедрит - более
8% Al2O3 и 6,0-7,0 формульных единиц Si. Эти соотношения проиллюстрированы на
рис.1. Антофиллиты представлены бесцветными и коричневато-серыми удлиненными
пластинчатыми кристаллами размером до 4-6 мм по удлинению. Антофиллиты
характеризуются более низкой по сравнению с жедритами железистостью
(40,8-43,5%) и содержат 3-6 мас.% Al2O3 (табл.2.).
Жедрит
образует таблитчатые кристаллы размером до 2-3 мм с ясным плеохроизмом от
сероголубых до коричнево-серых тонов. Он встречается, как правило, в тесной
ассоциации с антофиллитом, но в более высокотемпературных породах (обр.
5257/23.2) жедрит находится в парагенезисе не с антофиллитом, а с
ортопироксеном. Железистость жедритов выше, чем антофиллитов и находится в
интервале 46,3-48,8%. Железистость жедрита, находящегося в ассоциации с
тальком, ортопироксеном и оливином (образец 5267/290) составляет 40,3%. Состав
жедритов обнаруживает широкие вариации по содержанию Al2O3 от 9,33 до 17,26
мас.%.
Присутствие
натрия в количестве 0,3-0,46 формульных единиц приближает проанализированные
жедриты к «идеальной» для них формуле Na0.5(Mg,Fe)3.5Al1.5[Si6Al2O22](OH)2 [3].
Эта формула представляет комбинацию эденитовой и чермакитовой составляющих в
соотношении 1:3.
Изоморфизм
в изученных ортоамфиболах может быть описан тремя механизмами замещения: Fe↔Mg
(Fe-Mg обмен), AlVIAlIV↔MgSi (чермакитовое замещение) и NaAlIV↔Si
(эденитовое замещение). Другие механизмы замещения, включающие такие компоненты
как Mn,Ti,Fe3+ или Ca менее важны и в настоящей статье не рассматриваются.
Жедрит
отличается от антофиллита, главным образом, количеством эденитовой и
чермакитовой составляющей: разрыв смесимости между этими двумя минералами
обусловлен различным распределением этих компонентов.
Разрыв
смесимости между антофиллитом и жедритом отчетливо виден на рис.2. Содержание
AlVI в антофиллите составляет 0,60-0,10 формульных единиц, в жедрите – 1,4±0,2.
Содержание AlIV в этих минералах составляет 0,12-0,59 и 0,97-1,42 формульных
единиц соответственно.
На
рис.2,а и 2,б показано соотношение Mg (рис.2,а), Fe (рис.2,б) и AlVI в
сосуществующих антофиллитах и жедритах: антофиллит характеризуется повышенным
содержанием MgO, по сравнению с сосуществующим жедритом; жедрит иимеет более
высокое содержание FeO. Разрыв смесимости по железистости в сосуществующих
ортоамфиболах слабо проявлен: железистость антофиллитов составляет не более
0,44 ат.%, железистость жедрита–0,46 ат.%. Жедриты, находящиеся в ассоциации с
оливином (обр. 5267/290), характеризуются относительно невысокой железистостью
– 0,40 ат.%.
Рис.2,в
показывает соотношение щелочей и железистости (XFe= Fe/(Fe+Mg)ат.%) в
сосуществующих антофиллитах и жедритах. Жедрит не содержит Na и K меньше 0,30
формульных единиц.
Соотношение
щелочей и алюминия проиллюстрировано на рис.2,г: их содержание в антофиллите
достигает 0,15 формульных единиц (Na+K) и ~1 формульных единиц Alобщ, жедрит
содержит 0,48 формульных единиц суммы Na и K, а также 2,51 формульных единиц
Alобщ. Антофиллит никогда не содержит Al2O3 более 4,0%, а жедрит – менее 9,0%.
Выводы.Детальное
исследование составов сосуществующих ортоамфиболов: антофиллитов и жедритов
показало наличие между ними разрыва смесимости по AlIV, AlIV, Fe2+, Alобщ., Mg,
Na и K. Наиболее отчетливо разрыв смесимости между сосуществующими
антофиллитами и жедритами проявлен в содержаниях щелочей и алюминия, разрыв
смесимости по железистости выражен не очень ярко: железистость антофиллита не
более 0,44 ат.%, железистость жедрита не меньше 0,46 ат.%. Жедрит, как правило,
по сравнению с сосуществующим антофиллитом, содержит больше AlIV, AlIV, Fe2+,
Na и K, антофиллит богаче Si и Mg.
В
более высокотемпературных породах в ассоциации с ортопироксеном присутствует,
как правило, жедрит, в то время как в низкотемпературных образцах в
парагенезисе с кордиеритом развит преимущественно антофиллит.
Основываясь
на оценках температур, полученным нами в предыдущей работе [7] по гранатбиотитовым
и гранат-ортопироксеновым геотермометрам в магнезиальных метапелитах,
содержащих сосуществующие ортоамфиболы, можно сделать вывод, что разрыв
смесимости между антофиллитом и жедритом находится в интервале между 5500С и
6300С, что хорошо согласуется с выводами, полученными Ф. Спиром [11].
Благодарности:
Автор выражает глубокую признательность доктору геолого-минералогических наук
К.А.Савко за помощь при написании данной работы и конструктивную критику.
Работа
выполнена при финансовой поддержке ФЦП «Интеграция» (проект С0007/2000), гранта
«Российские университеты» (проект 990087), гранта Президента РФ (проект
00-15-99397) и гранта Российского фонда фундаментальных исследований (проект
00-05-64522).
Список литературы
1. Robinson P., Klein C., Ross M. Equilibrium coexistence of three
amphiboles // Contrib. Mineral. Petrol. -1969. -V. 22. -P.248-258.
2. Robinson P., Jaffe H. The composition ёeld
of anthophillite and the anthophillite miscibility gap // Amer. Mineral. -1970.
-V.55. -P.307-309
3. Robinson P., Jaffe H. Composition of the anthophillitegedrite
series, comparisons of gedrite and hornblende, and the anthophillite-gedrite
solvus // Amer. Mineral. -1971. - V.56. -P.1005-1041.
4. Ross M., Papike J.J., Wier Shaw K. Exolution textures in
amphiboles as indicators of sub-solidus thermal histories // Mineral. Soc. Am.,
Spec. Pap. -1969. -V.2. -P.275-299.
5. Stoddart E.F., Miller C. Chemistry and phase petrology of
amphiboles and ortoamphibole-cordierite rocks, old Woman Mountains, SE
California, USA // Miner. Mag. - 1990. -V.54. -P.394-406.
6. Stout J.H. An electron microprobe study of coexisting
orthorhombic amphiboles // Trans. Amer. Geophys. Union. -1969. -V.50.
-P.359.
7.
Савко К.А., Кальмуцкая Н.Ю. Фазовые равновесия и условия метаморфизма
раннепротерозойских метапелитов Приоскольской структуры, воронежский
кристаллический массив. // Вестн. Воронеж. ун-та. Сер. геол. -2000. -№3(9).
-С.102-119.
8.
Кориковский С.П. Фации метаморфизма метапелитов. -М.,1979. -260с.
9. Elliott-Meadows S.R., Froese E., Appleyard E.C.
Cordierite-anthophyllite-cummingtonite rocks from the Lar Deposit, Laurie Lake,
Manitoba // The Canadian Mineralogist. -1980. -V.37. -P.375-380.
10. Leake E. Nomenclature amphiboles// Miner. Magaz. 1978. V.42. P.
533-563.Elliott-Meadows S.R., Froese E., Appleyard E.C.
Cordierite-anthophyllite-cummingtonite rocks from the Lar Deposit, Laurie Lake,
Manitoba //Canadian Mineralogist. -1980. -V.37. -P.375-380. 11. Spear F.S. The
gedrite-anthophillite solvus and the composition limits of ortoamphibole from
the Post Pond Volcanics, Vermont // American mineralogist. -1980. - V.65.
-P.1103-1118.
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.vestnik.vsu.ru