Андреева О.А.   Дубинина Е.О.   Андреева И.А.   Ярмолюк В.В.   Бычков А.Ю.  

Происхождение феррокарбонатов в базальтах вулкана Ван-Тянь (Северо-Восточный Китай)

Докладчик: Андреева О.А.

Вулкан Вань-Тянь, расположенный в Чанбайшаньском ареале позднекайнозойской внутриплитной вулканической провинции Востока Азии, является примером ассоциаций бимодального типа. Лавы его щитового подножия и собственно конуса варьируют от базальтов до андезибазальтов и относятся преимущественно к толеитовой серии, кислые породы в его строении редки и связаны только с экструзивным куполом и некками. Щитовая платформа вулкана сложена высокожелезистыми толеитовыми базальтами, содержащими крупные (до 1 см) фенокристы плагиоклаза (An74.3-79.1Ab19.8-25.5Or0.1-1.3). Среди минералов основной массы выявлены плагиоклаз, оливин, титанавгит, ильменит, титаномагнетит, фторапатит и сидерит. Также в основной массе зафиксировано ферробазальтовое и щелочное кислое стекло. Сидерит основной массы содержит включения плагиоклаза, пироксена, оливина, апатита и кислого щелочного стекла. Сидерит был обнаружен также в качестве кристаллических включений в плагиоклазе, для которого, как и для сидерита основной массы, характерно 67-82 мас.% FeCO3, 13-25 мас.% MgCO3, 3-8 мас.% CaCO3 и до 1.5 мас.% MnCO3. В фенокристах плагиоклаза установлены первичные расплавные включения, содержащие плагиоклаз-полевошпатовые каймы, стекло или тонкозернистый железистый агрегат ферробазальтового состава и иногда «капли» сидерита с содержанием FeCO3 - 77-81 мас.%, MgCO3 - 14-18 мас.%, CaCO3 - 3-4 мас.% и MnCO3 - 1 мас.%. Термометрические эксперименты с расплавными включениями, не содержащими сидеритовых глобул, позволили заключить, что кристаллизация фенокристов плагиоклаза происходила при Т = 1180-1200°C. Также в плагиоклазе были установлены первичные флюидные включения углекислоты с плотностью 0.234 г/см3. Рассчитанное по PVT-параметрам CO2 давление соответствует 775 бар.

Изотопный состав кислорода и углерода, определенный в карбонатной части валовых проб толеитовых базальтов, соответствует осадочным характеристикам карбонатного вещества, сохранившего следы протекания процесса декарбонизации. Величины δ18О(VSMOW) изменяются в интервале +19.4 - +20.3 ‰, а δ13С(VPDB) – от -3.5 до -6.8 ‰. Для включений сидерита, проанализированных в двух пробах плагиоклаза, получены близкие величины δ18О и δ13С (+17.2, +19.4 ‰ и -3.78, -9.20 ‰, соответственно). При этом, значения δ18О силикатного матрикса тех же проб плагиоклаза остаются постоянными и отвечают значению +6.1 ‰. Таким образом, изотопные (δ18О, δ13С) параметры показывают, что присутствующий в породах рассеянный карбонат, находящийся в виде включений в плагиоклазе, имеет осадочное происхождение с характерными признаками частичного разложения с отделением СО2 при высокой температуре (декарбонизации).
Показано, что при взаимодействии горячих базальтовых расплавов, внедрявшихся в приповерхностную магматическую камеру на глубине около 2.8 км, с вмещающими мраморами кальцит и доломит частично разлагались с образованием CO2 и пироксеновых роговиков на контакте. Сидерит с примесью неразложившегося (Ca, Mg)CO3 образовывал феррокарбонатный расплав. Вследствие силикатно-карбонатной несмесимости, феррокарбонатный расплав оказывался изотопно изолирован от базальтового. Феррокарбонатная жидкость кристаллизовалась на завершающем этапе формирования базальтов вулкана Ван-Тянь.

Работа выполнена за счет средств проекта РФФИ №20-05-00306