Тематический рубрикатор статей

Георесурсы Т.21.№1.2019
Стр.
Скачать статью

Твёрдофазное перераспределение минеральных частиц в восходящем мантийном потоке как механизм концентрации хромита в офиолитовых ультрамафитах (на примере офиолитов Крака, Южный Урал)

Д.Е. Савельев, В.Б. Федосеев

Оригинальная статья

DOI https://doi.org/10.18599/grs.2019.1.31-46

31-46
rus.
eng.

open access

Under a Creative Commons license

На примере массивов Крака рассмотрены основные закономерности строения хромитоносных зон ультрамафитов офиолитовой ассоциации. На всех изученных хромитоносных участках оливин демонстрирует сильную предпочтительную кристаллографическую ориентировку, свидетельствующую о том, что пластическое течение являлось одним из главных факторов петрогенеза и рудообразования. Проведён критический обзор существующих представлений о происхождении офиолитовых хромититов. Показано, что для моделей, предполагающих реакционное и магматическое образование дунитов и хромититов, характерно наличие ряда трудностей. В частности, применение к мантийным ультрамафитам моделей “смешения магм” для формирования хромовых руд сталкивается с проблемой “свободного пространства”, необходимого для осаждения больших объемов руд, но которое отсутствует в весьма низко-пористой кристаллической верхней мантии. В модели взаимодействия «расплав-мантия» трудно объяснить часто наблюдаемые резкие контакты дунитов и гарцбургитов, а также увеличение содержания ортопироксена в приконтактовых частях гарцбургитов, что очень часто наблюдается в офиолитовых массивах. Кроме того, в этой модели отсутствует механизм образования хромититов как геологических тел. Нами показано, что основной тенденцией изменения состава и структуры мантийного разреза офиолитов является стратификация, сопровождающаяся обособлением реологически наиболее “слабых” агрегатов поликристаллического оливина (дунитов), которые являются вмещающими породами для хромовых руд. Стратификация мантийного вещества происходила при твердофазном перераспределении минералов в породах, представляющих собой дисперсионную систему. В работе обоснована термодинамическая модель, демонстрирующая возможность возникновения в условиях верхней мантии твердофазных потоков и позволяющая устранить часть трудностей и противоречий, характерных для магматической и реакционно-магматической гипотез.

 

ультрамафиты, оливин, хромитит, пластическое течение, стратификация, реоморфическая сегрегация

 

  • Абакумов Г.А., Федосеев В.Б. (2002). Ограниченно смешивающиеся жидкости в центробежном поле. Доклады АН, 383. с. 661-664. https://doi.org/10.1023/A:1015343125276
  • Абакумов Г.А., Федосеев В.Б. (2003). Влияние формы ротора на эффективность жидкостной центрифуги. Доклады АН, 390, с. 330-332. https://doi.org/10.1134/1.1581318
  • Абакумов Г.А., Федосеев В.Б. (2010). Эффект формы сосуда и самопроизвольное возникновение циркуляции при вращении многокомпонентных жидких смесей. Вестник Казанского технологического университета, 1, с. 101-104.
  • Бакиров А.Г. (1963). О происхождении дунитов и хромитов Кемпирсайского массива. Магматизм, метаморфизм, металлогения Урала. Свердловск, с. 325-330.
  • Боронин С.А. (2008). Исследование устойчивости течения суспензии в плоском канале с учетом конечной объемной доли частиц. Известия РАН. Механика жидкости и газа, 6, с. 40-53. https://doi.org/10.1134/S0015462808060069
  • Варлаков А.С. (1978). Генезис хромитового оруденения в альпинотипных гипербазитах Урала. Петрография ультраосновных и щелочных пород Урала. Свердловск, с. 63-82.
  • Гончаренко А.И. (1989). Деформация и петроструктурная эволюция альпинотипных гипербазитов. Томск: Изд-во Томского ун-та, 404 с.
  • Денисова Е.А. (1989). Складчатая структура ультраосновных тектонитов массивов Южного Урала. Геотектоника, 4, с. 52-62.
  • Денисова Е.А. (1990). Строение и деформационные структуры офиолитовых массивов с лерцолитовым типом разреза. Геотектоника, 2, с. 14-27.
  • Колман Р.Г. (1979). Офиолиты. М: Мир, 262 с.
  • Кравченко Г.Г. (1969). Роль тектоники при кристаллизации хромитовых руд Кемпирсайского плутона. М: Наука, 232 с.
  • Логинов В.П., Павлов Н.В., Соколов Г.А. (1940). Хромитоносность Кемпирсайского ультраосновного массива на Южном Урале. Хромиты СССР, Т. 2, М-Л: Изд-во АН СССР, с. 5-199.
  • Маракушев А.А. (1988). Петрогенезис. М: Недра, 293 с.
  • Москалёва С.В. (1974). Гипербазиты и их хромитоносность. Л: Недра, 279 с.
  • Невский Ю.А., Осипцов А.Н. (2009). Моделирование гравитационной конвекции суспензий. Письма в ЖТФ, 35(7), с. 98-105. https://doi.org/10.1134/S1063785009040154
  • Нигматулин Р.И. (1987). Динамика многофазных сред. М: Наука, т. 1-2.
  • Павлов Н.В., Григорьева-Чупрынина И.И. (1973). Закономерности формирования хромитовых месторождений. М: Наука, 200 с.
  • Павлов Н.В., Григорьева И.И., Гришина Н.В. (1979). Образование и генетические типы хромитовых месторождений геосинклинальных областей. Условия образования магматических рудных месторождений. М: Наука, с. 5-78.
  • Пейве А.В. (1969). Океаническая кора геологического прошлого. Геотектоника, 4, с. 5-23.
  • Перевозчиков Б.В. (1995). Закономерности локализации хромитового оруденения в альпинотипных гипербазитах. М: Геоинформмарк, 47 с.
  • Пушкарев Е.В., Аникина Е.В., Гарути Г., Заккарини Ф. (2007). Хром-платиновые месторождения Нижнетагильского типа на Урале: структурные и химические характеристики и генетические проблемы. Литосфера, 3, с. 28-65.
  • Пушкарев Е.В., Каменецкий В.С., Морозова А.В., Хиллер В.В., Главатских С.П., Родеманн Т. (2015). Онтогения хромшпинелидов и состав включений как индикаторы пневматолито-гидротермального происхождения платиноносных хромититов Кондерского массива (Алданский щит). Геология рудных месторождений, 57, с. 394-423. https://doi.org/10.1134/S1075701515050049
  • Савельев А.А. (1977). Хромиты Войкаро-Сыньинского массива. Генезис ультрабазитов и связанного с ними оруденения. Свердловск, с. 63-77.
  • Савельев Д.Е. (2012) Хромитоносность гипербазитовых массивов Южного Урала. Дис. докт. геол.-мин. наук. Уфа, 410 с.
  • Савельев Д.Е. (2013). Соотношение структур рудоносной дунит-хромититовой ассоциации и перидотитов в офиолитах (на примере массивов Крака). Литосфера, 2, с.76-91.
  • Савельев Д.Е. (2014). К вопросу о происхождении пойкилитовых включений оливина в хромшпинелидах из офиолитовых дунитов. Геологический сборник, 11, с. 134-146.
  • Савельев Д.Е., Блинов И.А. (2015). Синдеформационные выделения хромшпинелидов в пластически деформированных агрегатах оливина (офиолиты Крака, Южный Урал). Вестник Пермского университета. Геология, 4, с. 44-69. DOI: 10.17072/psu.geol.29.44
  • Савельев Д.Е., Сначев В.И. (2012). Бедновкрапленные хромовые руды Южного Урала и перспективы их практического использования. Руды и металлы, 2, с. 36-40.
  • Савельев Д.Е., Федосеев В.Б. (2011). Сегрегационный механизм формирования тел хромититов в ультрабазитах складчатых поясов. Руды и металлы, 5, с. 35-42.
  • Савельев Д.Е., Федосеев В.Б. (2014). Пластическое течение и реоморфическая дифференциация вещества в мантийных ультрамафитах. Вестник Пермского университета. Геология, 4, с. 22-41.
  • Савельев Д.Е., Сергеев С.Н. (2018). Энстатит офиолитовых перидотитов: пластическая деформация и связанные с ней геохимические изменения. Минералогия, 4(1), с. 68-84.
  • Савельев Д.Е., Пучков В.Н., Сергеев С.Н., Мусабиров И.И. (2017). О деформационно-индуцированном распаде энстатита в мантийных перидотитах и его значении для процессов частичного плавления и хромитообразования. Доклады академии наук, 276(2), с. 1-5.
  • Савельев Д.Е., Сначев В.И., Савельева Е.Н., Бажин Е.А. (2008). Геология, петрогеохимия и хромитоносность габбро-гипербазитовых массивов Южного Урала. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 320 с.
  • Савельев Д.Е., Белогуб Е.В., Блинов И.А., Кожевников Д.А., Котляров В.А. (2016). Петрологические свидетельства синдеформационной сегрегации вещества при образовании дунитов (на примере офиолитов Крака, Южный Урал). Минералогия, 4, с. 56-77.
  • Савельева Г.Н. (1987). Габбро-ультрабазитовые комплексы офиолитов Урала и их аналоги в современной океанической коре. М: Наука, 230 с.
  • Савельева Г.Н., Савельев А.А. (1991). Хромиты в структуре офиолитовых ультрабазитов Урала. Геотектоника, 3, с. 47-58.
  • Соколов Г.А. (1948). Хромиты Урала, их состав, условия кристаллизации и закономерности распространения. Труды ИГН АН СССР. Сер. рудн. м-ний, вып. 97, № 12, 128 с.
  • Федосеев В.Б. (2010). Перераспределение вещества под действием внешних полей и стационарная модель маятника Челомея. Нелинейный мир, 8(4), с. 243-247.
  • Федосеев В.Б. (2015). Поведение тела, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда, в плоском потоке Куэтта и Пуазейля. Журнал технической физики, 85(4), с. 13-19.
  • Федосеев В.Б. (2016). Стратификация двухфазной монодисперсной системы в плоском ламинарном потоке. ЖЭТФ, 149(5), с. 1057-1067. https://doi.org/10.1134/S1063776116040142
  • Чащухин И.С., Вотяков С.Л., Щапова Ю.В. (2007). Кристаллохимия хромшпинели и окситермобарометрия ультрамафитов складчатых областей. Екатеринбург: ИГиГ УрО РАН, 310 с.
  • Щербаков С.А. (1990). Пластические деформации ультрабазитов офиолитовой ассоциации Урала. М: Наука, 120 с.
  • Acrivos A., Herbolzheimer E. (1979). Enhanced sedimentation in settling tanks with inclined walls. Journal of Fluid Mechanics, 92, pp. 435-450. https://doi.org/10.1017/S0022112079000720
  • Arai S., Miura M. (2015). Podiform chromitites do form beneath mid-ocean ridges. Lithos, 232, pp. 143-149. http://dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2015.06.015
  • Auge T. (1987). Chromite deposits in the northern Oman ophiolite: mineralogical constraints. Mineralium Deposita, 22, pp. 1-10. https://doi.org/10.1007/BF00204235
  • Ballhaus C. (1998). Origin of the podiform chromite deposits by magma mingling. Earth and Planetary Science Letters, 156, pp. 185-193. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(98)00005-3
  • Borisova A.Y., Ceuleneer, G., Kamenetsky V.S., Arai S., Béjina F., Abily B., Bindeman I.N., Polvé, M., De Parseval P., Aigouy T., Pokrovski G.S. (2012). A new view on the petrogenesis of the Oman ophiolite chromitites from microanalyses of chromite-hosted inclusions. Journal of Petrology, 53, pp. 2411-2440. https://doi.org/10.1093/petrology/egs054
  • Carter N.L. (1976). Steady state flow of rocks. Reviews of Geophysics and Space Physics, 14, pp. 301-360. https://doi.org/10.1029/RG014i003p00301
  • Cassard D., Nicolas A., Rabinowitch M., Moutte J., Leblanc M., Prinzhoffer A. (1981). Structural Classification of Chromite Pods in Southern New Caledonia. Economic Geology, 76, pp. 805-831. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.76.4.805
  • Frezzotti M.L., Burke E.A.J., De Vivo B., Stefanini B., Villa I.M. (1992). Mantle fluids in pyroxenite nodules from Salt Lake Crater (Oahu, Hawaii). European Journal of Mineralogy, 4, pp. 1137-1153. https://doi.org/10.1127/ejm/4/5/1137
  • Gonzalez-Jimenez J.M., Griffin W.L., Proenza A., Gervilla F., O’Reilly S.Y., Akbulut M., Pearson N.J., Arai S. (2014). Chromitites in ophiolites: how, where, when, why? Part II. The crystallisation of chromitites. Lithos, 189, pp. 148-158. http://dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2013.09.008
  • Gonzalez-Jimenez J.M., Proenza J.A., Gervilla F., Melgarejo J.C., Blanco-Moreno J.A., Ruiz-Sanchez R., Griffin W.L. (2011). High-Cr and high-Al chromitites from the Sagua de Tanamo district, Mayari-Cristal ophiolitic massif (eastern Cuba): Constrains on their origin from mineralogy and geochemistry of chromian spinel and platinum-group-elements. Lithos, 125, pp. 101-121. doi:10.1016/j.lithos.2011.01.016
  • Greenbaum D. (1977). The chromitiferous rocks of the Troodos ophiolite complex, Cyprus. Economic Geology, 72, pp. 1175-1194. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.72.7.1175
  • Hirth G., Kohlstedt D.L. (1996). Water in the oceanic upper mantle: implications for rheology, melt extration and the evolution of the lithosphere. Earth and Planetary Science Letters, 144, pp. 93-108. https://doi.org/10.1016/0012-821X(96)00154-9
  • Hock M., Friedrich G., Plueger W.L., Wichowski A. (1986). Refractory- and metallurgical-type chromite ores, Zambales Ophiolite, Luzon, Philippines. Mineralium Deposita, 21, pp. 190-199. https://doi.org/10.1007/BF00199799
  • Johan Z., Martin R.F., Ettler V. (2017). Fluids are bound to be involved in the formation of ophiolitic chromite deposits. European Journal of Mineralogy, 29, pp. 543-555. https://doi.org/10.1127/ejm/2017/0029-2648
  • Kelemen P.B., Dick H.J.B., Quick J.E. (1992). Formation of harzburgite by pervasive melt/rock reaction in the upper mantle. Nature, 358, pp. 635-641. https://doi.org/10.1038/358635a0
  • Kelemen P.В., Shimizu N., Salters V.J.M. (1995). Extraction of mid-ocean-ridge basalt from the upwelling mantle by focused flow of melt in dunite channels. Nature, 375, pp. 747-753. https://doi.org/10.1038/375747a0
  • Kelemen P.В., Hirth G., Shimizu N., Spiegelman M., Dick H.J.B. (1997). A review of melt migration processes in the adiabatically upwelling mantle beneath oceanic spreading ridges. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A, 355, pp. 283-318. https://doi.org/10.1098/rsta.1997.0010
  • Lago B.L., Rabinowicz M., Nicolas A. (1982). Podiform chromite ore bodies: a genetic model. Journal of Petrology, 23, pp. 103-125. https://doi.org/10.1093/petrology/23.1.103
  • Leblanc M., Ceuleneer G. (1992). Chromite crystallization in a multicellular magma flow: evidence from a chromitite dike in the Oman ophiolite. Lithos, 27, pp. 231-257. https://doi.org/10.1016/0024-4937(91)90002-3
  • Miura M., Arai S., Ahmed A.H., Mizukami T., Okuno M., Yamamoto S. (2012). Podiform chromitite classification revisited: a comparison of discordant and concordant chromitite pods from Wadi Hilti, northern Oman opiolite. Journal of Asian Earth Sciences, 59, pp. 52-61. http://dx.doi.org/10.1016/j.jseaes.2012.05.008
  • Nicolas A., Bouchez J.L., Boudier F., Mercier J.C. (1971). Textures, structures and fabrics due to solid state flow in some European lherzolites. Tectonophysics, 12, pp. 55-86. https://doi.org/10.1016/0040-1951(71)90066-7
  • Poirier J.-P. (1985). Creep of crystals. High-temperature deformation processes in metals, ceramics and minerals. Cambridge University Press, 287 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511564451
  • Schwab R.G., Freisleben B. (1988). Fluid CO2 inclusions in olivine and pyroxene and their behavior under high pressure and temperature conditions. Bull. Mineral., 111, pp. 297-306.
  • Spiegelman M., Kelemen P., Aharonov E. (2001). Causes and consequences of flow organization during melt transport: the reaction infiltration instability in compactible media. Journal of Geophysical Research, 106, pp. 2061-2077. https://doi.org/10.1029/2000JB900240
  • Thayer T.P. (1969). Gravity differentiation and magmatic reemplacemcnt of podiform chromite deposits. Economic Geology Monograph A, pp. 132-146.
  • Thayer T.P. (1964). Principal features and origin of podiform chromite deposits, and some observations on the Guleman-Soridag District, Turkey. Economic Geology, 59, pp. 1497-1524. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.59.8.1497
  • Yamamoto J., Kagi H., Kaneoka I. Lai Y., Prikhod’ko V.S., Arai S. (2002). Fossil pressures of fluid inclusions in mantle xenoliths exhibiting rheology of mantle minerals: implications for the geobarometry of mantle minerals using micro Raman spectroscopy. Earth Planet. Sci. Lett., 198, pp. 511-519. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(02)00528-9
  • Yamamoto J., Ando J., Kagi H., Inoue T., Yamada A., Yamazaki D., Irifune T. (2008). In situ strength measurements on natural upper-mantle minerals. Physics and Chemistry of Minerals, 35, pp. 249-257. https://doi.org/10.1007/s00269-008-0218-6
  • Zhou M.-F., Robinson P.T., Malpas J., Li Z. (1996). Podiform Chromitites in the Luobusa Ophiolite (SouthernTibet): Implications for Melt-Rock Interaction and Chromite Segregation in the Upper Mantle. Journal of Petrology, 37(1), pp. 3-21. https://doi.org/10.1093/petrology/37.1.3
  • Zhou M.-F., Malpas J., Robinson P.T., Sun M., Li J.-W. (2001). Crystallization of podiform chromitites from silicate magmas and the formation of nodular textures. Resource Geology, 51, pp. 1-6. https://doi.org/10.1111/j.1751-3928.2001.tb00076.x
  • Zhou M.-F., Robinson P. (1994). High-Cr and high-Al podiform chromitites, western China: Relationship to partial melting and melt/rock reaction in the upper mantle. International Geology Review, 36, pp. 678-686. https://doi.org/10.1080/00206819409465481
  •  

Дмитрий Евгеньевич Савельев
Институт геологии Уфимского федерального исследовательского центра РАН
Россия, 450077, Уфа, ул. К.Маркса, д. 16/2

Виктор Борисович Федосеев
Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН
Россия, 603137, Нижний Новгород, ул. Тропинина, д. 49

 

Для цитирования:

Савельев Д.Е., Федосеев В.Б. (2019). Твёрдофазное перераспределение минеральных частиц в восходящем мантийном потоке как механизм концентрации хромита в офиолитовых ультрамафитах (на примере офиолитов Крака, Южный Урал). Георесурсы, 21(1), c. 31-46. DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2019.1.31-46

For citation:

Saveliev D.E., Fedoseev V.B. (2019). Solid-state redistribution of mineral particles in the upwelling mantle flow as a mechanism of chromite concentration in the ophiolite ultramafic rocks (by the example of Kraka ophiolite, the Southern Urals). Georesursy = Georesources, 21(1), pp. 31-46. DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2019.1.31-46

© 2024 Коллектив авторов