Статья: Включения ультрамафитов в базальтоидах островных дуг

Картина изменения составов хромсодержащих шпинелей более сложная. В общем случае наблюдаются следующие закономерности. С ростом железистости минерала происходит уменьшение содержания в нем глинозема (рис.4), количество хрома при этом сначала возрастает, затем в области значений F/FM=45-60% стабилизируется и при дальнейшем возрастании этой характеристики резко падает (рис.5). Инверсия в поведении хрома отражается и в характере изменения глиноземистости минерала. Одновременно меняется и степень окисленности железа. Возрастание хромистости в шпинелях из авачинских гарцбургитов происходит на фоне уменьшения степени окисленности железа от 0,4-0,45 до 0,1-0,3 (табл.3, NN1-4). Резкое падение содержания Cr₂ O₃ в шпинелях верлитов сопровождается возрастанием отношения Fe₂ O₃ /FeO до 0,9-1 (табл.3, N7). В шпинелях из ксенолитов Шивелуча это отношение сначала убывает от 0,5 до 0,3, а затем резко возрастает до 1,1 при железистости около 65% и до 1,5 в хромистых магнетитах при F/FM=75-76%. Очевидно, здесь меняется характер замещения трехвалентных компонентов: на ранней стадии при низкой активности кислорода оно происходит преимущественно по схеме Al⁺³ Cr⁺³ , а затем в связи с возрастанием окисленности шпинели по схеме Cr⁺³ Fe⁺³ и в меньшей степени для Al и трехвалентного железа. В "доинверсионной" шпинели содержание титана очень низкое и значительно возрастает при уменьшении хромистости и росте отношения Fe₂ O₃ /FeO, особенно в титано-магнетитах (табл.3, NN7,9,10,16,17,22-24). Содержание MgO во всех случаях уменьшается с ростом железистости минерала.

Рис. 6

Попытаемся теперь разобраться в столь сложном вопросе о том, какие причины вызывают изменение состава шпинелей. Прежде всего, необходимо помнить, что наблюдаемые на рис.3 ряды, в первую очередь, отражают характер изменения состава минералов при переходе от фации шпинелевых лерцолитов (поле шпинелей из ксенолитов в базанитах Вьетнама в верхней части диаграммы) к условиям оливин-плагиоклазового равновесия. Подобного рода преобразования шпинелей подробно были изучены одним из авторов настоящей статьи [15]. На рис.4 и 5 показан характер изменения глиноземистости и хромистости шпинелей из лерцолитов Вьетнама при их декомпрессионной перекристаллизации вплоть до плавления образца ксенолита. Переход от центральных, практически неизмененных частей зерен, к краевой каемке и далее - к обособленной, расположенной уже в стекле реликтовой или новообразованной фазе в этих ксенолитах сопровождается уменьшением глиноземистости и возрастанием хромистости минерала. Одновременно возрастает содержание TiO₂ (от 0,01-0,3 до 0,9-1,0%) и степень окисленности железа (от 0,1 до 0,5). Такой путь эволюции можно предположить для обьяснения особенностей изменения состава шпинелей первых двух рядов на рис.3, а также для наиболее глиноземистых шпинелей Шивелуча (с изменением содержания Al₂ O₃ от 34 до 24%, рис.4), если сравнивать их с менее глиноземистыми и более хромистыми генерациями (табл.3, NN18,19). Связаны ли тренды изменения составов всех "доинверсионных" шпинелей с их декомпрессионной перекристаллизацией? Например, поля составов этого минерала в авачинских гарцбургитах также характеризуются уменьшением глиноземистости и возрастанием хромистости по мере увеличения его железистости (рис.6 и 7) Зональность большинства зерен шпинелей здесь, однако, принципиально другая, чем это проявлено в минералах вьетнамских ксенолитов. Она идет "от стекла", а не "к стеклу", как в случае с вьетнамскими шпинелями. Такая зональность не могла образоваться в результате декомпрессионной перекристаллизации и плавления ксенолитов. Практически весь ряд генераций шпинелей авачинских гарцбургитов содержит многочисленные округлые микровключения частично раскристаллизованного и закаланного с образованием силикатных стекол материала. Судя по их морфологии, характеру распространенности и составу мы имеем здесь дело с первичными расплавными включениями. Тренд изменения составов шпинелей, содержащих эти включения, и их зональность в общих чертах согласуются с общим трендом эволюции этого минерала в большинстве авачинских гарцбургитов. Следовательно, этот тренд характеризует изменение составов минерала в ходе его магматической кристаллизации. Возрастание глиноземистости и уменьшение хромистости здесь сопровождается некоторым увеличением степени окисленности железа (от 0,1 до 0,4-0,5) и возрастанием содержания MgO в минерале. Как правило, величина отношения Fe₂ O₃ /FeO обратно коррелируется с величиной содержания MgO в шпинелях. Возрастание этого отношения с ростом железистости минерала обычно обьясняется понижением температуры и возрастанием фугитивности кислорода fO_2. В данном случае мы имеем дело либо с повышением температуры, либо с внедрением новой порции более магнезиального расплава. Сходные с только что рассмотренными тренды наблюдаются также для некоторых "доинверсионных" шпинелей в гарцбургитах Шивелуча и Ключевского вулкана (рис.4 и 5). Этим доказывается и здесь возможная изначально магматическая природа некоторых наиболее ранних генераций этого минерала. Возвращаясь опять к рис.6, можно заметить присутствие среди авачинских шпинелей небольшого числа генераций с обратной по отношению к общему тренду зональностью по глинозему. Анализ поведения хрома при этом показывает (рис.7), что зональность эта бывает двух типов. В одном случае уменьшение глиноземистости сопровождается возрастанием хромистости минерала. Отношение Fe₂ O₃ /FeO при этом немного уменьшается от 0,48 до 0,36, и состав шпинели стремится приблизиться к наиболее хромистым и наименее глиноземистым генерациям этого минерала в интенсивно перекристаллизованных ксенолитах с роговиковой текстурой (табл.3, N6). Степень окисленности железа здесь также сравнительно невысокая 0,40-0,47. Это относительно "сухой" путь вторичной перекристаллизации рассматриваемого минерала. Второй тип зональности характеризуется тем, что уменьшение глиноземистости шпинели сопровождается падением содержания хрома и значительным возрастанием степени окисленности железа от 0,39 до 0,95. Это относительно "мокрый" путь вторичной перекристаллизации минерала. Только в этом случае составы шпинелей ксенолитов приближаются к составам подобных минералов альпинотипных гипербазитов. Последние, правда, при этом имеют степень окисленности железа не более 0,2. Второй тип зональности авачинских шпинелей, с тем же уровнем нарастания степени окисленности железа, характерен для всех постинверсионных шпинелей, широко представленных среди высокомагнезиальных ксенолитов на вулкане Шивелуч, встречающихся на Харчинском и Ключевском вулканах. Такой тип зональности обычно наблюдается в шпинелях при падении температуры и увеличении фугитивности кислорода. Эта зональность может быть первичной, образовавшейся при росте шпинели из расплава, либо быть связанной с процессами перекристаллизации этого минерала при меняющейся физико-химической обстановке. Несколько слов следует сказать в отношении акцессорных шпинелей, которые были встречены в одной из пироксенитовых жил, секущих авачинский гарцбургит (табл.3, N5).

Рис.7

По сравнению с "магматическими" шпинелями, содержащими расплавные включения, шпинели из жилы несколько обеднены Al₂ O₃ и характеризуются повышенной степенью окисленности железа (0,4-0,5), так же, как и шпинели гарцбургитов с роговиковой структурой (табл.3, N 6). Таким образом, жильные шпинели весьма схожи с теми генерациями рассматриваемого минерала, которые испытали "мокрый" путь вторичной перекристаллизации.

Клинопироксены. Являются также сквозными минералами почти во всех типах включений. Содержание его в зависимости от типа породы колеблется от единичных зерен до 99-100%. В наиболее распространенных среди магнезиальных разностей ксенолитов - гарцбургитах на долю этого минерала приходится не более 3-5%. В единичных образцах лерцолитов содержание его повышается до 5-6%,