ИСТИНА

Петрологическое изучение орто- и клинопироксенсодержащих доменов, развитых вдоль зон деформаций D3/M3 (~2.0 млрд. лет) в биотит-амфиболовых гнейсах формации Сэнд Ривер, Центральная Зона гранулитового комплекса Лимпопо, Южн. Африка, позволило выделить стадии процесса локальной дегидратации этих гнейсов под воздействием водно-углекисло-солевых флюидов. Домены дегидратации маркируются секущими чарно-эндербитовыми жилами с монцонитовой структурой, между которыми и вмещающим гнейсом формируется переходная зона с биотитом, ортопироксеном и редким калиевым полевым шпатом. Во вмещающих биотит-амфиболовых гнейсах выявлены локальные клинопироксен-калишпатовые или двупироксен-калишпатовые реакционные структуры по биотиту и амфиболу, отражающие реакции дегидратации. Согласно минеральной термобарометрии процесс локальной дегидратации гнейсов формации Сэнд Ривер начался при 76040OC и 6.2 кбар в ходе тектоно-метаморфического события D3/M3 как результат взаимодействия пород с водно-солевыми и углекислыми флюидами (что отражено в составе флюидных включений в минералах). Начальная стадия ознаменовалась частичным плавлением и формированием гранитного расплава, сосуществующего с ортопироксеном. Согласно расчетам, проведенным с использованием программного комплекса PERPLEX, количество расплава на пике процесса не превосходила 30 %. В ходе остывания расплава до температур 650-700OC при практически постоянном давлении (6.2-5.5 кбар) формировались остаточные порции водно-солевых и H2O-CO2 флюидов. В пределах кристаллизующихся чарно-эндербитовых жил эти флюиды обуславливали образование биотита и паргаситового амфибола, а также калишпатовых и мирмекитовых микрожил. Расчеты с помощью PERPLEX указывают на то, что процессы ре-гидратации чарно-эндербитовой жилы могли начаться уже при относительно высоких температурах в присутствии расплава: при 770-790ОС появляется биотит, а при 740ОС – амфибол. При тех же температурах мобильные концентрированные рассолы, проникая из остывающего расплава в гнейс, провоцировали в нем возникновение двупироксен-калишпатовых ассоциаций при высоких значениях активностей щелочей. Поздние H2O-CO2 флюиды отвественны за образование биотит-кварцевых симплектитов, куммингтонита (+магнетит) и карбонатов по ортопироксену на заключительных стадиях процесса. Для подтверждения выводов, сделанных на основе петрологических наблюдений и термодинамических расчетов, проведены эксперименты по взаимодействию биотит-амфиболового гнейса формации Сэнд Ривер с флюидами H2O-CO2-(K, Na)Cl при 750 и 800OC и 5.5 кбар. Эксперименты проводились в аппарате высокого газового давления с внешним нагревом («газовая бомба») в золотых ампулах диаметром 3 мм и толщиной стенок 0.2 мм. Весовое соотношение (KCl+NaCl)/(CO2+H2O) задавалось от 0 до 0.1 при молярном соотношении CO2/(CO2+H2O) = 0.5. Длительность экспериментов составляла 10 суток. В образце, взаимодействовавшем с флюидом CO2-H2O при 750ОС, не выявлены какие-либо реакционные взаимоотношения. Однако в образцах, подвергшихся воздействию KCl-содержащих флюидов, обнаружены реакционные симплектитовые срастания Cpx и Kfs вокруг биотита и амфибола на их контактах с плагиоклазом. Они соответствуют реакциям Phl + 3An + 18Qtz + 3(K2O) = 3Cpx + 7Kfs + (H2O) и Prg + Ed + 7(K2O) + 37Qtz + 5An = 9Cpx + 14Kfs + (2H2O + Na2O), которые аналогичны тем, что протекают в околожильном гнейсе из зон дегидратации. Плавление отсутствует в гнейсах, подвергшихся воздействию флюидов H2O-CO2 и H2O-CO2-KCl при 750ОС. Однако при наличии в системе NaCl (NaCl/KCl = 1) при той же температуре в продуктах опытов наблюдается активное плавление. С расплавами трахитового или трахиандезитового состава (8-10 мас. % K2O+Na2O) сосуществуют новообразованные ассоциации Cpx+Kfs+Pl+Ilm и Cpx+Amp+Pl. Ни в одном эксперименте при 750ОС среди новообразованных фаз не выявлен Opx. Моделирование фазовых равновесий в биотит-амфиболовом гнейсе с помощью PERPLEX предсказывает, что он может появиться при более высоких температурах. Действительно, при 800ОС разложение биотита в присутствии флюида H2O-CO2 привело к образованию Opx. Он сопровождается силикатным расплавом дацитового состава и Ti-магнетитом. С увеличением концентрации KCl во флюиде новообразованные фазовые ассоциации закономерно меняются: Opx + Ti-Mt + расплав  Opx + Amp + Ilm + Ti-Mt + расплав  Opx + Cpx + Ilm + расплав  Cpx + Ilm + расплав. Состав расплава в этой последовательности приближается к риолитовому. В нем закономерно увеличиваются концентрации K2O, Cl и соотношение (K2O+Na2O)/Al2O3. Результаты экспериментов позволяют сделать следующие выводы. 1. Взаимодействие биотит-амфиболового гнейса с флюидами H2O-CO2-(K, Na)Cl может сопровождаться частичным плавлением при температурах 750-800ОС. Рост концентрации NaCl во флюиде интенсифицирует процесс плавления, что связано с более высокой растворимостью Cl и CO2 в обогащенных натрием расплавах в отличие от их калиевых разностей. 2. Чарнокитовые и мангеритовые (Opx+Сpx+Kfs+Pl) ассоциации характерны для температуры 800ОС и стабильны в равновесии с флюидами с относительно низкими концентрациями солей (H2O/(соль+H2O) < 0.015). Флюиды с более высокими концентрациями солей способствуют образованию сиенитовых и монцонитовых ассоциаций (Cpx+Amp+Kfs+Pl). Итак, эксперименты наглядно иллюстрируют и во многом подтверждают выводы, сделанные на основе изучения природных образцов и термодинамического моделирования.