Еволюція складу мантійних флюїдів у докембрії (на прикладі залізистих формацій Українського щита)
DOI:
https://doi.org/10.24028/gj.v44i2.256263Ключові слова:
залізисті формації, архей, протерозой, Український щит, флюїди, періодизація, еволюція, геохімія залізаАнотація
Основні залізисті формації світу утворюються від 3,5 до 1,9 млрд років і мають три головні піки прояву: 3,2—2,7, 2,6—2,5 та 2,0—1,9 млрд років тому. На Українському щиті виділено три залізисті формації, що відповідають цим періодам: залізисто-кремнисто-вулканогенна (ЗКВ), залізисто-кремнисто-сланцева (ЗКС), та залізисто-кремнисто-карбонатна (ЗКК). Джерелом речовини залізистих формацій та супутніх первинно-вулканогенних та хемогенно-осадових пластів є магматичні розплави термальної астеносфери.
ЗКВ формація архею присутня у зеленокам’яних структурах граніт-зеленокам’яних областей. Залізисті породи — джеспери, що складаються із суміші кварц-магнетитових, вулканогенних силікатних та карбонатних (сидеритових та брейнеритових) прошарків, залягають переважно серед амфіболітів та коматіїтів. У їхньому складі обов’язкові залізисті амфіболи та піроксени. Подібні породи утворюються за наявності окислюючих та окислених флюїдів (О2–, СО2, H2O, SiO2), та високої активності Сl–, що забезпечує існування суміші розплавів і флюїдів.
ЗКС формація утворюється на межі архею та палеопротерозою. Нижня та верхня частини продуктивної товщі складені карбонатами заліза, а в центрі відокремлюються кварц-магнетитові та кварц-гематитові прошарки. Відділення у самостійну фазу водно-силікатного флюїду, що переносить хлоридні комплекси заліза, засвідчує підвищення лужності флюїдів і розплавів астеносфери при збереженні високого окисного потенціалу. На підвищення лужності вказує наявність графіту у супутніх сланцевих пластах.
ЗКК формація територіально пов’язана з розломними зонами мантійного закладення. Асоціює з магматичними породами (серпентинітами) і сланцевими пластами (високомагнезіальними та високоглиноземистими сланцями з графітом), утвореними в лужному середовищі (за участі карбонатно-фторидно-натрових флюїдів) на глибині не менш як 250 км, в умовах високого окисного потенціалу. Залізисто-карбонатні породи, які включають олівін та гематит, утворені з карбонатної фази, що відокремлюється з тієї самої глибини.
Спрямована зміна складу залізистих формацій відображає еволюцію складу глибинних флюїдів і розплавів та пов’язана із самоорганізацією оболонок Землі.
Посилання
Artemenko, G.V., Shumlyansky, L.V., Hoffmann, A., & Becker, A.Yu. (2019). Age of rocks of the wear zone for quartzites of the Rodion world of the Ingulo-Ingulets series (Zhovtyanka area of the Right Bank district). Dopovidi NAN Ukrainy, (12), 65—74. https://doi.org/10.15407/dopovidi2019/12/065 (in Russian).
Bogatikov, O.A., Kovalenko, V.I., & Sharkov, O.V. (2010). Magmatism, tectonics and geodynamics of the Earth: Relationship in time and space. Moscow: Nauka, 606 p. (in Russian).
Bordunov, I.M. (1983). KryvyiRih-Kursk Eugeo¬synclinal. Kiev: Naukova Dumka, 304 p. (in Rus¬sian).
Garrels, R.M., & Christ, C.L. (1968). Solutions, minerals, equilibria. Moscow: Mir, 368 p. (in Russian).
Gintov, O.B. (2014). The scheme of periodization of stages of fault formation in the earth’s crust of the Ukrainian Shield — new data and consequences. Geofizicheskiy Zhurnal, 36(1), 3—18. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v36i1.2014.116145 (in Russian).
Gintov, O.B., Entin, V.A., Mychak, S.V., Pavlyuk, V.M., & Guskov, S.I. (2018). Unique basite-metabasite structures of Pobuzhsky mining district, their geological significance and prospects of ore (according to geophysical and geological data). Geofizicheskiy Zhurnal, 40(3), 3—26. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v40i3.2018.137170 (in Rus-sian).
Entin, V.A., Gintov, O.B., Mychak, S.V., & Yushin, A.A. (2015). The structure of the Moldovan iron ore deposit (Ukrainian Shield) according to geological and geophysical data and its possible nature. Geofizicheskiy Zhurnal, 37(4), 3—18. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v37i4.2015.111118 (in Russian).
Kravchenko, V.M., & Kulik, D.A. (Eds.). (1991). Iron-siliceous formations of the Precambrian European part of the USSR. Genesis of iron ores. Kiev: Naukova Dumka, 216 p. (in Russian).
Semenenko, N.P. (Ed.). (1978). Iron-siliceous formations of the Ukrainian Shield. Vol. 1. Kie: Naukova Dumka, 328 p. (in Russian).
Kaminsky, D.V. (2009). Formation of hydrothermal plumes in the bottom waters of the tropical zone of the Mid-Atlantic ridge (on the example of hydrothermal fields «Logachev» and «Ashadze»): Abstract. Cand. geol.-min. science. St. Pe-tersburg, 84 p. (in Russian).
Sheremet, O.M. (Еd.). (2011). KryvyiRih ultra-deep well SG-8. Donetsk: Noulidzh, 555 p. (in Russian).
Lisitsyn, A.P., Bogdanov, Y.A., & Gurvich, E.G. (1990). Hydrothermal formations of ocean rift zones. Moscow: Nauka, 256 p. (in Russian).
Melnik, Yu.P. (1986). Genesis of Precambrian striped iron formations. Kiev: Naukova Dumka. 236 p. (in Russian).
Mueller, R., & Saxena, S. (1980). Chemical petrology. Moscow: Mir, 518 p. (in Russian).
Purtov, V.K., Anfilogov, V.M., & Egorova, L.G. (2002). Interaction of basalt with chloride solutions and the mechanism of formation of acid melts. Geokhimiya, (10), 1084—1097 (in Russian).
Starostenko, V.I., Kuprienko, P.Ya., Makarenko, I.B., Savchenko, A.S., Legostaeva, O.V. (2018). Three-dimensional dense model of the earth’s crust in the central part of the Golovanivska suture zone of the Ukrainian Shield. Geofizicheskiy Zhurnal, 40(3), 27—53. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v40i3. 2018.137172 (in Russian).
Yesipchuk, K.E. (Ed.). (1985). Stratigraphic sections of the Precambrian of the Ukrainian Shield. Kiev: Naukova Dumka, 168 p. (in Russian).
Sukach, V.V. (2014). Mesoarchean greenstone structures of the Middle Dnieper of the Ukrainian Shield: stratigraphic sec-tions, material composition and age correlation. Mineralohichnyy Zhurnal, 36(2), 77—91 (in Russian).
Usenko, O.V. (2018). Geodynamic process and its geological manifestations on the continents. Geofizicheskiy Zhurnal, 40(5), 137—171. https:// doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v40i5.2018. 147477 (in Russian).
Usenko, O.V. (2019). Geodynamic process and fluid regime of the archaea. Palmarium Academic Publishing, 121 p. (in Rus-sian).
Usenko, O.V. (2021). Modern structure of Pobuzhye: conditions of formation and history of development. Geofizicheskiy Zhurnal, 43(2), 96—115. https://doi.org/10.24028/gzh.v43i2.230191 (in Russian).
Usenko, O.V. (2015a). Conditions for the formation of ferrous rocks of the KryvyiRih-Kremenchug zone. Geofizicheskiy Zhurnal, 37(3), 66—87. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v37i3.2015.111103 (in Russian).
Usenko, O.V. (2015b). Evolution of mantle melts and fluids in the Precambrian. Dopovidi NAN Ukrainy, (7), 99—104. https://doi.org/10.15407/dopovidi2015.07.099 (in Russian).
Usenko, O.V. (2014). Melt formation: geodynamic process and physicochemical interactions. Kiev: Naukova Dumka, 240 p. (in Russian).
Chekalyuk, E.B. (1980). Thermodynamic stability of hydrocarbon systems in geothermodynamic conditions. In Earth degassing and geotectonics (pp. 267—274). Moscow: Nauka (in Russian).
Shinkaryov, I.F., & Ivannikov, V.V. (1983). Physico-chemical petrology of erupted rocks. Leningrad: Nedra, 271 p. (in Rus-sian).
Scherbak, N.P., Artemenko, G.V., Lisova, I.M., & Ponomarenko, O.M. (2005). Geochronology of the early Precambrian of the Ukrainian Shield. Archaea. Kiev: Naukova Dumka, 244 p. (in Russian).
Shcherbak, N.P., Artemenko, G.V., Lisova, I.M., Ponomarenko, O.M., & Shumlyansky, L.V. (2008). Geochronology of the ear-ly Precambrian of the Ukrainian Shield. Proterozoic. Kiev: Naukova Dumka, 240 p. (in Russian).
Shcherbakov, I.B. (2005). Petrology of the Ukrainian Shield. Lviv: ZuCC, 366 p. (in Russian).
Emery, K., Hunt, J., & Hayes, E. (1974). Anoverview of the problem of thermal brines and ore precipitation of the Red Sea. In Modern hydrothermal ore deposition (pp. 7—25). Moscow: Mir (in Russian).
Yaroshchuk, М.А. (1983). Iron formations of Bila Tserkva-Odessa metallogenic zone. Kiev: Naukova Dumka, 224 p. (in Rus-sian).
Bekker, A., Slack, J.F., Planavsky, N., Krapež, B., Hofmann, A., Konhauser, K.O., & Rouxel, O.J. (2010). Iron formation: The sedimentary product of a complex interplay among mantle, tectonic, oceanic, and biospheric processes. Economic Ge-ology, 105(3), 467—508. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.105.3.467.
Сondie, K.C. (2011). Earth and evolving planetary system. Elsеvier, 574 p.
Edgar, A.D., & Mitchell, R.H. (1997). Ultra high pressure–temperature melting experiments on a SiO2-rich lamproite from Smoky Butte, Montana: derivation of siliceous lamproite magmas from enriched sources deep in the continental man-tle. Journal of Petrology, 38(4), 457—477. https://doi.org/10.1093/petroj/38.4.457.
Isley, A.E., & Abbott, D.H. (1999). Plume-related mafic volcanism and the deposition of banded iron formation. Journal of Geophysical Research, 104(B7), 15461—15477. https://doi.org/10.1029/1999JB900066.
Klein, C. (2005). Some Precambrian banded iron formation (BIFs) from around the world: their age, geological setting, mineralogy, metamorphism, geochemistry and origin. American Mineralogist, 90(10), 1473—1499. https://doi.org/10.2138/am.2005.1871.
Lesher, C.E., Pickering-Witter, J., Baxter, G., & Walter, M. (2003). Melting of garnet peridotite: Effects of capsules and thermocouples, and implications for the high-pressure mantle solidus. American Mineralogist, 88(8-9), 1181—1189. https://doi.org/10.2138/am-2003-8-901.
Mitchell, R.H. (2004). Experimental studies at 5—12 GPa of the Ondermatjie hypabyssal kimberlite. Lithos, 76(1-4), 551—564. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2004.03.032.
Ryabchikov, I.D., Ntaflos, Th., Solovova, I.P., & Büchl, А. (2001а). Subalkalinepicrobasalts and plateau basalts from Putoranaplatheau (Siberian CFB province). I. Мineral compositions and geocemistry of major and trace elements. Геохимия. № 5. C. 467—483.
Ryabchikov, I.D., Solovova, I.P., Ntaflos, Th., Büchl, А., & Тikhonenkov, P.I. (2001б). Subalkalinepicrobasalts and plateau basalts from Putoranaplatheau (Siberian CFB province). II. Мeltinclusinon chemistry, composition of «primary» magmas and P-T regime at the base of superplume. Геохимия. № 5. C. 484—497.
Sobolev, A.V., Asafov, E.V., Gurenko, A.A., Arndt, N.T., Batanova, V.G., Portnyagin, M.V., Garbe-Schönberg, D., & Krash-eninnikov, S.P. (2016). Komatiites reveal a hydrous Archaean deep-mantle reservoir. Nature, 531, 628—636.
Takahashi, E. (1986). Melting of a dry peridotite KLB-1 up to 14 GPa implications on the origin of peridotite upper man-tle. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 91(B9), 9367—9382. https://doi.org/10.1029/JB091iB09p09367.
Tumiati, S., Fumagalli, P., Tiraboschi, C., & Poli, S. (2013). An experimental study on COH-bearing peridotite up to 3,2 GPa and implications for crust-mantle recycling. Journal of Petrology, 54(3), 453—479. https://doi.org/10.1093/petrology/egs074.
Walter, M.J. (2005). Melt Extraction and Compositionel Variability in Mantle Lithospere. In R.W. Carlson (Ed.), The Mantle and Core (pp. 363—394). Oxford: Elsevier.
Wyllie, P.J., & Ryabchikov, I.D. (2000). Volatile components, magmas, and critical fluids in upwelling mantle. Journal of Petrology, 41(7), 1195—1205. https://doi.org/10.1093/petrology/ 41.7.1195.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори зберігають за собою авторські права на роботу і передають журналу право першої публікації разом з роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати дану роботу з обов'язковим зазначенням авторства даної роботи і посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі .
2. Автори зберігають право укладати окремі, додаткові контрактні угоди на не ексклюзивне поширення версії роботи, опублікованої цим журналом (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.
3. Авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховище або на їх персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даними журналом, так як це може привести до продуктивної обговоренню, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивись The Effect of Open Access).
