Типоморфизм породообразующих минералов андезитов Карабуранского комплекса Половинкинской впадины (Алдано-Становой щит)

Впервые рассмотрены химические составы породообразующих минералов из андези­тов Половинкинской впадины, локализованной в центральной части Алдано-Станового щита, на грани­це Тындинского и Нимнырского террейнов. Полученные в ходе микрозондовых исследований данные по составам минералов рассчитывались по программам MagMin PT, WinPyrox и COMAGMAT, с целью систематики и определения термодинамических параметров кристаллизации минералов вкрапленников, а также возможной металлогенической специализации андезитов. В результате чего, были установле­ны: плагиоклаз (олигоклаз, андезин первой и второй генераций), а также андезин микролитов основной массы, пироксен (авгит, диопсид), Са-амфибол (эденит, паргасит) и Mg-биотит. Показано, что кристал­лизация олигоклаза и андезина двух генераций проходила в условиях, близких таковым для плагиокла­зов андезитов островных дуг и активных континентальных окраин: при высокой активности кислоро­да (logfO₂=-5,04…-6,86) и росте температур от1090оС до 1124оС при снижении давления от 12 кбар до 4,5 кбар. Состав и условия кристаллизации плагиоклазов и пироксенов подтверждают мнение предше­ственников об участии субдуцированной океанической коры Монголо-Охотского бассейна в формиро­вании материнских магматических очагов мезозойского алданского комплекса. На основе выделенных интервалов зависимости Р-Т условий кристаллизации минералов от глубины: (I) 36-24 км, (II) 24-12 км, (III) 12-6 км и (IV) 6-2 км, высказана точка зрения о существовании в мезозое промежуточных магматиче­ских камер. В соответствии с результатами анализа типоморфных характеристик амфиболов и биотитов (фугитивности кислорода и активность воды), а также геологических предпосылок эволюции андезитов, было высказано мнение о возможности обнаружения в пределах Половинкинской впадины золоторудных систем эпитермального типа.

1. Парфенов Л.М., Кузмина М.И. Тектоника, геодинамика и металлогения территории Республики Саха (Якутия). Москва, МАИК «Наука/Интерпериодика». 2001:571.

2. Кадик А.А., Максимов А.П., Иванов Б.В. Физико-химические условия кристаллизации и генезис ан­дезитов (на примере Ключевской группы вулканов). Москва, Наука. 1986:157.

3. Wood B.J., Turner S.P. Origin of primitive high-Mg andesite: Constraints from natural examples and experiments. Earth and Planetary Science Letters. 2009;283:59–66. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2009.03.032.

4. Mitchell A.L., Grove T.L. Erratum to: Melting the hydrous, subarc mantle: the origin of primitive andesites. Contributions to. Mineralogy and Petrology. 2015;170:50. https://doi.org/10.1007/s00410-015-1161-4.

5. Straub S. M., Gómez, -Tuena A., Stuart F. M., Zellmer G. F., Espinasa-Perena R., Cai Y., et al. Formation of hybrid arc andesites beneath thick continental crust. Earth Planet Sci. Lett. 2011;303:337–347. doi:10.1016/j.epsl.2011.01.013.

6. Eichelberger, J.C. Andesitic volcanism and crustal evolution. Nature. 1978;275: 21–27. doi:10.1038/275021a0.

7. Hildreth W., and Moorbath S. Crustal contributions to arc magmatism in the Andes of Central Chile. Contrib. Mineral. Petrol. 1988;98:455–489. doi:10.1007/bf00372365.

8. Дмитриева Н.В., Сафонова И.Ю., Симонов В.А., Котляров А.В., Карманов Н.С., Низаметдинов И.Р. Условия формирования андезитов острова Сулавеси (Индонезия). Литосфера. 2023;23(3):386–409. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2023-23-3-386-409.

9. Kelemen P.B., Hanghøj K, Greene A.R. One view of the geochemistry of subduction-related magmatic arcs, with an emphasis on primitive andesite and lower crust. In Heinrich D. Holland and Karl K. Turekian (ed) Treatise on Geochemistry. Elsevier Science Publishing Company. 2003:593-659.

10. Reubi O., Blundy J. A dearth of intermediate melts at subduction zone volcanoes and the petrogenesis of arc andesites. Nature. 2009;461:1269–1273. https://doi.org/10.1038/nature08510.

11. Парфенов Л.М., Берзин Н.А., Ханчук А.И. Модель формирования орогенных поясов центральной и северо-восточной Азии. Тихоокеанская геология. 2003; 22(6):7–41.

12. Ханчук А.И. Геодинамика, магматизм и металлогения Востока россии. Владивосток, Дальнаука. 2006:981.

13. Максимов Е.П., Уютов В.И., Никитин В.М. Центрально-Алданская золото-урановорудная магмато­генная система (Алдано-Становой щит, Россия). Тихоокеанская геология. 2010; 29(2):3–26.

14. Полин В.Ф., Ханчук А.И., Мицук В.В., Сандимиров И.В., Игнатьев А.В., Веливецкая Т.А. Источники мезозойского полиформационного магматизма Кеткапско-Юнской магматической провинции Алдана: изотопные данные. Доклады Академии наук. 2013; 448(2):181–187.

15. Хомич В.Г., Борискина Н.Г. Природа позднемезозойских рудномагматических систем Алданского щита. Литосфера. 2016;(2):70–90.

16. Соловьев С.Г. Металлогения шошонитового магматизма. М.: Науч. Мир. 2014;2:472.

17. Ярмолюк В.В., Никифоров А.В., Козловский А.М., Кудряшов Е.А. Позднемезозойская магматиче­ская провинция востока Азии: строение, магматизм и условия формирования. Геотектоника. 2014;(4):60– 77. https://doi.org/10.31857/S0016-853X2019360-77

18. Перчук Л.Л. Термодинамический режим глубинного петрогенеза. Москва, Наука. 1973:318.

19. Ползуненков Г.О. Оценка P-T и fO2 условий кристаллизации монцонитоидов Велиткенайского гра­нит-мигматитового массива (арктическая Чукотка) по данным минеральной термобаро- и оксибароме­трии. Тихоокеанская геология. 2018;37(5):97-111. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2018-37-5-97-111.

20. Wang X., Hou T., Wang M., Zhang C., Zhang Z., Pan R., Marxer F., Zhang H. A new clinopyroxene thermobarometer for mafic to intermediate magmatic systems. European Journal of Mineralogy. 2021;33:621– 637. https://doi.org/10.5194/ejm-33-621-2021.

21. Архангельская В.В. Типоморфизм щелочных амфиболов различных рудоносных пород. Новые данные о типоморфизме минералов. 1980:225-227.

22. Hollister, L.S., Grissom, G.C., Peters, E.K., Stowell, H.H., Sisson, V.B. Confirmation of the empirical correlation of Al in hornblende with pressure of solidification of calc-alcaline plutons. American Mineralogist. 1987;72(3-4):231-239.

23. Коренбаум С.А. Типоморфизм слюд магматических пород. Москва, Наука. 1987:144.

24. Маракушев А.А., Татарин И.А. О минералогических критериях щелочности гранитоидов. Изв. АН СССР. Сер. Геол. 1965;3:20-37.

25. Wones D.R., Eugster H.P. Stability of biotite: experiment, theory and application. American Mineralogist. 1965;50(9):1228–1272.

26. Gündüz M., Asan K. MagMin_PT: An Excel-based mineral classification and geothermobarometry program for magmatic rocks. Mineralogical Magazine. 2023;87:1–9. https://doi.org/10.1180/mgm.2022.113.

27. Yavuz F. PYROX: A computer program for the IMA pyroxene classification and calculation scheme. Computers & Geosciences. 2001;27:97–107. https://doi.org/10.1016/S0098-3004(00)00059-5.

28. Ariskin A.A., Barmina G.S. COMAGMAT: Development of a magma crystallization model and its petrological applications. Geochemistry International. 2004;42:1–157.

29. Putirka K.D. Thermometers and Barometers for volcanic systems. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2008;69:61–120. https://doi.org/10.2138/rmg.2008.69.3.

30. Bertrand P., Mercier J.-C.C. The mutual solubility of coexisting ortho- and clinopyroxene: toward an absolute geothermometer for the natural system. Earth and Planetary Science Letters. 1985;76(1–2):109–122. https://doi.org/10.1016/0012-821X(85)90152-9.

31. Nimis P. Clinopyroxene geobarometry of magmatic rocks. Part 2. Structural geobarometers for basic to acid, tholeiitic and mildly alkaline magmatic systems. Contributions to Mineralogy and Petrolgy. 1999;135:62– 74. https://doi.org/10.1007/s004100050498.

32. Ridolfi F. Amp-TB2: An updated model for calcic amphibole thermobarometry. Minerals.2021;11(3):324. ttps://doi.org/10.3390/min11030324.

33. Luhr J.F., Carmichael I.S.E. Varekamp, J.C. The 1982 eruptions of El Chichón volcano, Chiapas, Mexico: mineralogy and petrology of the anhydritebearing pumices. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 1984;23(1-2):69-108. https://doi.org/10.1016/0377-0273(84)90057-X.

34. Uchida E., Endo S., Makino M. Relationship between solidification depth of granitic rocks and formation of hydrothermal ore deposits. Resource Geology. 2007;57(1):47–56. https://doi.org/10.1111/j.1751-3928.2006.00004.x.

35. Henry D.J., Guidotti C.V., Thomson J.A. The Ti-saturation surface for low-to-medium pressure metapelitic biotites: Implications for geothermometry and Ti-substitution mechanisms. American Mineralogist. 2005;90(2- 3):316-328. https://doi.org/10.2138/am.2005.1498.

36. Молчанов А.В., Терехов А.В., Шатов В.В., Петров О.В., Кукушкин К.А., Козлов Д.С., Шатова Н.В. Золоторудные районы и узлы Алдано-Становой металлогенической провинции. Региональная геология и металлогения. 2017;71:93–111.

37. Котов А.Б. Граничные условия геодинамических моделей формирования континентальной коры Алданского щита. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералоги­ческих наук. Санкт-Петербург. 2003:79.

38. Максимов Е.П., Угрюмов А.Н. Геологическое строение центральной части Алданского щита. Геология и петрология докембрия Алданского щита. 1966:51–58.

39. Дзевановский Ю.К., Миронюк Е.П., Лагздина Г.Ю. История геологического развития Алданского щита. Тектоника Сибири. Том 3. Тектоника Сибирской платформы. 1970:132–141.

40. Кицул В.И., Богомолова Л.М., Дук В.Л. Отражение тектонической структуры фундамента Алданского щита в метаморфических и минеральных фациях. Метаморфизм горных пород Урала. 1979:41–46.

41. Радьков А.В., Молчанов А.В., Беленко Е.В., Козлов Д.С. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Алдано-Забайкальская. Лист O–52 – Томмот. Объяснительная записка. Санкт-Петербург, СПб картфабрики ВСЕГЕИ. 2016:280.

42. Иванов А.И., Лоскутов Е.Е., Журавлев А.И., Иванов М.С., Кравченко А.А. Петрографический и петро- геохимический составы мезозойских (?) магматических пород Половинкинской впадины (Алдано-Становой щит). Вестник СВФУ. Серия «Науки о Земле». 2024;№ 4:11–32. DOI: 10.25587/2587-8751-2024-4-11-32.

43. Deer W.A., Howie R.A., Zussman J.An. Introduction to the Rock forming Minerals. London, Longman. 1992:506. https://doi.org/10.1180/DHZ.

44. Morimoto N., Fabries J., Ferguson A.K., Ginzburg I.V., Ross M., Seifert F.A., Zussman J., Aoki K., Gottardi G. Nomenclature of pyroxenes. American Mineralogist. 1988;73:1123–1133. https://doi.org/10.1007/BF01226262.

45. Leake B.E. Nomenclature of amphiboles: report of the subcommittee on amphiboles of the international mineralogical association, commission on new minerals and mineral names. The Canadian Mineralogist. 1997;35(1):219-246.

46. Yavuz F. A revised program for microprobe-derived amphibole analyses using the IMA rules. Computer & Geosciences. 1999;25(8):909-927. https://doi.org/10.1016/S0098-3004(99)00055-2

47. Tischendorf G., Gottesmann B., Förster H.-J., Trumbull R.B. On Li-bearing micas: estimating Li from electron microprobe analyses and an improved diagram for graphical representation. Mineralogical Magazine. 1997;61:809-834. https://doi.org/10.1180/minmag.1997.061.409.05

48. Волынец О.Н., Колосков А.В. Плагиоклазы четвертичных эффузивов и малоглубинных интрузивов Камчатки. Москва, Наука. 1976:135.

49. Бакуменко И.Т. Исследование стекловатых и раскристаллизованных включений в магматических минералах. Проблемы петрологии и генетической минералогии, т. II. 1970:259-272.

50. Гриб Е.Н. Бюллетень вулканологических станций АН СССР. 1974;50.

51. Селянгин О.Б., Бюллетень вулканологических станций АН СССР. 1975;51.

52. Котляров А.В., Дмитриева Н.В., Симонов В.А. Сафонова И.Ю., Карманов Н.С. Условия кристалли­зации плагиоклазов в эффузивных комплексах острова Сулавеси, Тихий океан. Минералогия. 2023;9(1)60- 78. https://doi.org/10.35597/2313-545X-2023-9-1-4

53. Johannes W., Holtz, F. Petrogenesis and Experimental Petrology of Granitic Rocks. Berlin, Springer, 1996:335. https://doi.org/10.1007/978-3-642-61049-3

54. Deer W.A., Howie R. A., Zussman J. An Introduction to the Rock-Forming Minerals. – 3rd ed. – Mineralogical Society of Great Britain and Ireland. London; 2013:498.

55. Best M. G. Igneous and Metamorphic Petrology. 2nd edition. New York, John Wiley & Sons. 2003:729.

56. Winter J.D. Principles of Igneous and Metamorphic Petrology. 2nd edition. Harlow, Pearson Education Limited. 2010:745.

57. Gill J.B. Orogenic Andesites and Plate Tectonics. Berlin, Springer. 1981:390. http://doi.org/10.1007/978-3-642-68012-0

58. Tatsumi Y. The Subduction Factory: How It Operates in the Evolving Earth. GSA Today. 2005;15(7):4–10. http://doi.org/10.1130/1052-5173(2005)015[4:TSFHIO]2.0.CO;2.

59. Carmichael I.S.E. The redox states of basic and silicic magmas: a reflection of their source regions? Contributions to Mineralogy and Petrology. 1991;106(2):129–141. http://doi.org/10.1007/BF00306429.

60. Frost B.R., Ballhaus C. Constraints on the origin of the oxidation state of mantle overlying subduction zones: an experimental study. Journal of Geophysical Research. 1998;103(B2):2677–2692.

61. Leterrier J., Maury R.C., Thonon P., Girard D., Marchal M. Clinopyroxene Composition as a Method of Identification of the Magmatic Affinities of Paleo-Volcanic Series. Earth and Planetary Science Letters. 1982;59:139-154. http://doi.org/10.1016/0012-821X(82)90122-4.

62. Frenzel G., Muhe R., Stoffers P. Petrology of the volcanic rocks from the Lau basin, Southwest Pacific. Geologisches Jahrbuch Reihe D. 1990;D92:395–479.

63. Куренков С.А., Диденко А.Н., Симонов В.А. Геодинамика палеоспрединга. Москва, ГЕОС. 2002:249.

64. Великославинский С.Д., Котов А.Б., Сальникова Е.Б., Глебовицкий В.А., Ковач В.П., Загорная Н.Ю., Беляевский Н.А., Яковлева С.З., Федосеенко А.М. U-Pb-возраст Федоровской толщи Алданского гранулито-гнейсового мегакомплекса (Алданский щит). Докл. РАН. 2003;393(1):91–96.

65. Максимов Е.П., Уютов В.И., Никитин В.М. Центрально-Алданская золото-урановорудная магмато­генная система (Алдано-Становой щит, Россия). Тихоокеанская геология. 2010;29(2):3-26.

66. Бородина Н.С., Ферштатер Г.Б. Петрология магматических гранитоидов (на примере Урала). Москва, Наука. 1975:288.

67. Кулаков И.Ю., Кукарина Е.В., Гордеев Е.И., Чебров В.Н., Верниковский В. А. Магматические ис­точники в мантийном клине под вулканами Ключевской группы и Кизимен (Камчатка) по данным сейсми­ческой томографии. Геология и геофизика. 2016;57. № 1:109–124.

68. Добрецов Н.Л., Симонов В.А., Котляров А.В., Кулаков Р.Ю., Карманов Н.С. Физикохимические па­раметры кристаллизации расплавов в промежуточных надсубдукционных камерах (на примере вулканов Толбачинский и Ичинский, Камчатка). Геология и геофизика. 2016;57.№ 7:1265–1291.

69. Добрецов Н.Л., Симонов В.А., Кулаков И.Ю., Котляров А.В. Проблемы фильтрации флюидов и расплавов в зонах субдукции и общие вопросы теплофизического моделирования в геологии. Геология и геофизика. 2017;58.№ 5:701–722.

70. Симонов В.А., Котляров А.В., Сафонова И.Ю. Геодинамика магматических систем в древних зонах субдукции. Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океа­на к континенту). Иркутск: Институт земной коры СО РАН. 2017;15:246–248.

71. Симонов В.А., Котляров А.В., Ступаков С.И. Условия формирования бонинитов в палео­островодужных комплексах Горного Алтая Геодинамическая эволюция литосферы Центрально- Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Иркутск: Институт земной коры СО РАН. 2016;14:265–267.

72. de Silva S.L. Altiplano-Puna volcanic complex of the central Andes. Geology. 1989;17:1102–1106. doi:10.1130/0091-7613(1989)017.

73. de Silva S.L., and Gosnold W.D. Episodic construction of batholiths: Insights from the spatiotemporal development of an ignimbrite flare-up. J. Volcanol. Geoth Res. 2007;167:320–335. doi:10.1016/j.jvolgeores.2007.07.015.

74. de Silva S.L., and Gregg P.M. Thermomechanical feedbacks in magmatic systems: Implications for growth, longevity, and evolution of large caldera-forming magma reservoirs and their supereruptions. J. Volcanol. Geoth Res. 2014;282:77–91. doi:10. 1016/j.jvolgeores.2014.06.001.

75. Ward K.M., Zandt G., Beck S.L., Christensen D.H., and McFarlin H. Seismic imaging of the magmatic underpinnings beneath the Altiplano-Puna volcanic complex from the joint inversion of surface wave dispersion and receiver functions. Earth Planet S. C. Lett. 2014;404:43–53. doi:10.1016/j.epsl.2014.07.022.

76. Ward K.M., Delph J.R., Zandt G., Beck S.L., and Ducea M.N. Magmatic evolution of a Cordilleran flare-up and its role in the creation of silicic crust. Sci. Rep-uk 7. 2017:9047. doi:10.1038/s41598-017-09015-5.

77. Chmielowski J., Zandt G., and Haberland C. The central andean altiplanopuna magma body. Geophys Res. Lett. 1999;26:783–786. doi:10.1029/1999gl900078.

78. Zandt G., Leidig M., Chmielowski J., Baumont D., and Yuan X. Seismic detection and characterization of the altiplano-puna magma body, central Andes. Pure Appl. Geophys. 2003;160:789–807. doi:10.1007/pl00012557.

79. Burns D.H. and de Silva S.L. Andesites and evolution of the continental crust: Perspectives from the Central Volcanic Zone of the Andes. Front. Earth Sci. 2023;10:961130. doi: 10.3389/feart.2022.961130.

80. Burns D.H., de Silva S.L., Tepley F.T., Schmitt A.K., and Loewen M.L. Recording the transition from flare-up to steady-state arc magmatism at the PuricoChascon volcanic complex, northern Chile. Earth Planet Sci. Lett. 2015;422:75–86. doi:10.1016/j.epsl.2015.04.002.

81. de Silva S.L., Zandt G., Trumbull R., Viramonte J.G., Salas G., and Jiméz N. “Large ignimbrite eruptions and volcano-tectonic depressions in the central Andes: A thermomechanical perspective,”. Editors C. Troise, G. De Natale, and C. R. J. Kilburn (London: Geological Society). Mech. Activity Unrest A. T. Large Calderas. 2006;269:47–63.

82. Симонов, В.А., Масленников В.В. Физико-химические условия кристаллизации минералов- вкрапленников в базальтовых комплексах, вмещающих колчеданные месторождения Урала и Сибири. Минералогия. 2020;6.№ 4: 82-102. Doi 10.35597/2313-545X-2020-6-4-6.

83. Добрецов Н.Л., Симонов В.А., Буслов М.М., Котляров А.В. Магматизм и геодинамика Палеоазиатского океана на венд-кембрийском этапе его развития. Геология и геофизика. 2005;46.№ 9:962– 967.

84. Goshko E.Yu., Efimov A.S., Sal’nikov A.S. The recent structure and the assumed history of formation of the crust in the south-eastern segment of the North Asian craton along Reference Profile 3-DV. Geodynamics & Tectonophysics. 2014;5(3):785–798. doi:10.5800/GT-2014-5-3-0155.

85. Абрамов В.А. Глубинное строение Центрально-Алданского района. Владивосток: Дальнаука. 1995:180.

86. Иванов А.И., Кравченко А.А., Зайцев А.И., Лоскутов Е.Е., Журавлев А.И., Прокопьев И.Р. Особенности химического состава темноцветных минералов Джелтулинского массива как отражение условий его формирования и глубинного строения (Южная Якутия). Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2017;22(4):17–21.

87. Kravchenko A.A., Smelov A.P., Popov N.V., Zaitsev A.I., Beryozkin V.I., Dobretsov V.N. First data on the composition and age of the lower crust of the central part of the Aldan-Stanovoy Shield: results of study of xenoliths from Mesozoic plutons. Craton Formation and Destruction with special emphasis on BRICS cratons University of Johannesburg, South Africa. Workshop Abstract Volume. 2012:62–63.

88. Foerster H.J. Halogen fugacities (HF, HCl) in melts and fluids. A survey of published data. Zeitschrift für geologische Wissenschaften. 1990;18(3):255-266.

89. Sillitoe R.H., Hedenquist J.W. Linkages between Volcanotectonic Settings, Ore-Fluid Compositions, and Epithermal Precious Metal Deposits. Economic Geology. 2003:315-343.

90. Simmons S.F., White N.C., John D.A. Geological Characteristics of Epithermal Precious and Base Metal Deposits. Economic Geology. 2005:485–522.