name: Кочумдекский контактовый ореол спуррит-мервинитового метаморфизма: минералогия, геохимические особенности, история становления
keyword_list: параметры и режим метаморфизма термометрия кристаллохимия индекс-минералы карбонатные породы спуррит-мервинитовый метаморфизм
abstract: Актуальность исследования. Спуррит-мервинитовый метаморфизм – редкий в природе
  вариант высокотемпературного и низкобарического термометаморфизма (P ≤ 1.5 кбар,
  T ≤ 1000 °С). Его проявления обычно связаны с интрузиями основного состава, приурочены к
  подводящим каналам, межинтрузивным интервалам либо представляют собой ксенолиты
  (Ревердатто, 1970; Перцев, 1977; Kerrick, 1991; Туровцев, 2002; Grapes, 2011).
  Метакарбонатные породы, преобразованные в условиях спуррит-мервинитовой фации,
  содержат многочисленные минералы-индикаторы, среди которых преобладают природные
  аналоги клинкерных фаз (Gross, 1977; Taylor, 1997; Seryotkin et al., 2012; Sharygin et al., 2008;
  2013; Sokol et al., 2014; 2019). Это благоприятное обстоятельство для реконструкции условий
  метаморфического процесса. Однако информация о многих из этих редких минералов остается
  фрагментарной; не охарактеризованы их кристаллохимические особенности, диапазоны
  составов твердых растворов, а также геохимическая специализация. Между тем, эти данные
  принципиально важны при реконструкции параметров метаморфизма. В этой связи актуальна
  характеристика тех объектов, где геологическая ситуация и литология протолитов
  благоприятствуют образованию полиминеральных парагенезисов. Наряду с получением
  новой минералогической информации, породы таких комплексов информативны для
  реконструкции PT-параметров метаморфизма, кинетики остывания интрузива и прогрева
  вмещающих пород, а также источников вещества; оценки температурных градиентов и
  подвижности элементов в зоне горячего контакта химически контрастных сред.
  Цель работы – минералогическая и петро-геохимическая характеристика пород
  Кочумдекского контактового ореола спуррит-мервинитового метаморфизма (р. Кочумдек,
  Восточная Сибирь) и реконструкция на базе этих данных термической истории ореола.
  Задачи исследования
  1. Характеристика минералов, слагающих главные типы пород ореола: определение их макрои микроэлементного состава, анализ химической зональности, онтогения агрегатов.
  2. Выявление кристаллохимических особенностей минералов, слагающих
  высокотемпературные мраморы; анализ трендов фракционирования макро- и микроэлементов
  при параметрах спуррит-мервинитового метаморфизма.
  3. Парагенетический анализ и реконструкция зональности ореола.
  4. Характеристика петро- и геохимических особенностей пород ореола; анализ поведения
  петрогенных, редких и рассеянных элементов в зоне горячего контакта мергелистых
  известняков и траппового тела; реконструкция источников вещества.
  5. Реконструкция параметров метаморфизма и термической истории Кочумдекского ореола.
  Фактический материал и личный вклад автора. Изучены две коллекции (1981 и
  2017 гг.; 78 обр.) из фондов лаборатории 440. Пробоподготовка, получение, систематизация и
  интерпретациях всех аналитических данных выполнены лично автором в период с 2016 г. по
  2022 г. Методами сканирующей электронной микроскопии, рентгеноспектрального
  микроанализа, ЛА-ИСП-МС анализа и Рамановской спектроскопии автором были
  охарактеризованы породообразующие (20 видов) и акцессорные минералы (28 видов) из всех
  типов пород ореола. Создан каталог снимков (~ 2000 шт.), иллюстрирующих особенности
  морфологии и взаимоотношений минералов. На базе программ Excel и Access автором создана
  взаимосогласованная база аналитических данных, где суммированы петрохимические,
  геохимические и минералогические данные, характеризующие породы Кочумдекского ореола.
  Основные защищаемые положения
  1. Кочумдекский ореол спуррит-мервинитового метаморфизма был сформирован при
  однократном термическом воздействии траппа кузьмовского комплекса (νβT1kz) на
  мергелистые известняки (S1ln). Возраст термического события – 248.0 ± 7.2 млн. лет. При Pобщ
  ≈ 0.2 кбар и PCO2 ≥ 0.3-0.4 Pобщ температура прогрева метаосадков в зоне контакта превышала
  925 °C и снижалась до 725 °C на расстоянии 3 м. Термический градиент достигал ~ 135 °C/м.
  2. В Кочумдекском ореоле сульфиды являются независимыми индикаторами источников
  вещества и режима метаморфизма. Твердые растворы (Zn0.6Fe0.3Mn0.1)Sкуб, (Zn0.4Mn0.3Fe0.3)Sгекс
  4
  и (Mn0.8Fe0.2)Sкуб аномально широкого диапазона составов сформировались в мраморах при
  пиковой температуре метаморфизма ~ 900 °C. Источником серы метаморфогенных сульфидов
  (δ34S = –25.4 ÷ –15.1 ‰ CDT) был исходный осадок. На ретроградном этапе (T = 650-400 °C)
  возникли соединения Fe-K-S(±Cl), образование и локализацию которых контролировал
  ограниченный флюидопоток из остывающего траппа.
  3. Петро- и геохимические характеристики мраморов были унаследованы от
  нижнесилурийских мергелистых известняков и отвечают тренду смешения пелитового
  материала и биогенно-осадочного CaCO3. Высокотемпературный контактовый метаморфизм
  в Кочумдекском ореоле не сопровождался заметным транспортом вещества из габброидов в
  термически преобразованные осадки. Только в ретроградных акцессорных минералах
  мраморов были обнаружены Ni, Co, Cu, Sc, Cl – геохимические «метки» габброидов.
  Научная новизна и практическая значимость работы
  1. Впервые определены особенности морфологии, химического состава и зональности
  минералов-индикаторов из мраморов Кочумдекского ореола спуррит-мервинитового
  метаморфизма. Установлено, что составы силикато-карбонатов и силикатов Ca близки к
  идеальным. Силикаты Ca и Mg зачастую гомогенны и образуют ограниченные серии твердых
  растворов с замещением Mg2+ → Fe2+ → Mn2+
  . Только минералы группы мелилита обладают
  отчетливой ростовой зональностью и представляют собой многокомпонентные твердые
  растворы: Ca2Al2SiO7 – Ca2Fe3+AlSiO7 – Ca2MgSi2O7 – Ca2Fe2+Si2O7 – NaCaAlSi2O7.
  2. Установлено, что в полизональном Кочумдекском ореоле мощность метаморфических
  зон растет от 0.3 м вблизи контакта с траппом до более 1 м на удалении от него. Выделены три
  зоны: (i) мервинит, спуррит, мелилит (Gh60-80) (± ранкинит, бредигит) – Т ≥ 925 °C (до 0.5 м от
  контакта); (ii) спуррит, мелилит (Gh50-65), монтичеллит-спурритовые симплектиты – T ≥ 875 °C
  (1.0-1.5 м); (iii) тиллеит, волластонит, мелилит (Gh<45) – T ≥ 725 °C (1.5-2.8 м).
  3. Для кочумдекских мраморов установлена высокая степень сохранности первичных
  метаморфических парагенезисов. Главными продуктами ретроградного этапа являются
  монтичеллит-спурритовые и монтичеллит-куспидиновые симплектиты, заместившие
  мервинит. Стартовая температура этого процесса составляла ≈ 820 °C.
  4. Впервые охарактеризована сульфидная минерализация, возникшая при параметрах
  спуррит-мервинитового метаморфизма. Диапазоны составов твердых растворов
  (Zn,Fe,Mn)Sкуб, (Zn,Mn,Fe)Sгекс, (Mn,Fe)Sкуб из мраморов сопоставимы с таковыми в сульфидах
  из метеоритов. Установлено, что при T > 900 °C максимальное количество Fe входит в
  структуру сфалерита (Zn0.55-0.57Fe0.32-0.35Mn0.07-0.10)S, промежуточное – в структуру вюртцита
  (Zn0.39-0.46Fe0.19-0.31Mn0.28-0.30)S и минимальное – в структуру алабандина (Mn0.76-0.89Fe0.12-0.25)S.
  5. Установлено, что спуррит-мервинитовый метаморфизм мергелистого протолита
  благоприятствует кристаллохимическому фракционированию микроэлементов и их
  аккумуляции в акцессорных фазах. Сульфиды наряду с халькофильными Ni, Cu, Co, Zn, Mn,
  Cd, Tl, Hg, In и Se аккумулируют некогерентные элементы – Rb, Cs, Ba, тогда как оксиды
  (перовскит и багдадит) концентрируют высокозарядные Ti, Zr, Nb, Hf, U, Th и REE.
  6. Впервые охарактеризовано распределение петрогенных, халькофильных,
  редкоземельных и высокозарядных элементов в породах Кочумдекского ореола. Установлено,
  что петрохимические характеристики мраморов и мергелистых известняков подобны и
  определяются смешением пелитового материала и биогенно-осадочного CaCO3. На базе
  геологических, петро- и геохимических, и минералогических данных доказано, что
  контактовый метаморфизм в Кочумдекском ореоле был близок к изохимическому.
  Результаты работы пополнят базы минералогической информации новыми данными о
  редких минералах-индикаторах спуррит-мервинитового метаморфизма и найдут применение
  при подготовке учебно-методических пособий и лекционных курсов для студентов. Алгоритм
  взаимосогласованных минералогических и изотопно-геохимических подходов,
  протестированный на породах Кочумдекского ореола, может быть использован при
  реконструкции истории становления иных контактовых ореолов.
  5
  Публикации и апробация результатов исследования. По теме диссертации
  опубликовано 14 работ, из них 7 статей в российских и зарубежных рецензируемых журналах,
  рекомендованных ВАК. Основные положения работы представлены на 7 российских и
  международных конференциях.
  Соответствие результатов работы научным специальностям. Результаты работы
  соответствуют пунктам 3, 8 и 13 паспорта научной специальности 25.00.05.
  Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав
  и заключения общим объемом 231 страница. В ней содержится 49 рисунков, 37 таблиц и 1
  приложение. Список литературы включает 203 наименования.
  Благодарности. Автор искренне благодарит научного руководителя д.г.-м.н. Сокол
  Э.В., академика РАН Ревердатто В.В. и коллег к.г.-м.н. Колобова В.Ю. и Кох С.Н., д.г.-м.н.
  Полянского О.П. Автор глубоко признателен Козьменко О.А., Хлестову М.В., к.г.-м.н.
  Нигматулиной Е.Н., Горяйнову С.В., Хворову П.В., Филипповой К.А., Артемьеву Д.А., д.г.-
  м.н. Реутскому В.Н., профессору Каменецкому В.С. и доктору Аберштейнеру А. за их вклад в
  получении аналитических данных. Работа выполнена при финансовой поддержке грантов
  РФФИ (20-05-00216 и 20-35-90008) и базового проекта ИГМ СО РАН.
chairman_dissertation_council.name: Николай
chairman_dissertation_council.surname: Похиленко
chairman_dissertation_council.patronymic: Петрович
chairman_dissertation_council.position: главный научный сотрудник
chairman_dissertation_council.degree: Доктор геолого-минералогических наук
chairman_dissertation_council.rank: Академик
chairman_dissertation_council.wos_research_id: B-3211-2014
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6701785450
chairman_dissertation_council.rinc_id: 59032
chairman_dissertation_council.url: https://www.igm.nsc.ru/index.php/component/comprofiler/userprofile/chief
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Татьяна
organization_supervisor.surname: Дзюбенко
organization_supervisor.patronymic: Викторовна
organization_supervisor.position: ведущий инженер
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 38.41.29
rubrics.name: Химический метод исследований. Спектральный анализ минералов, горных пород и руд
rubrics.code: 38.37.17
rubrics.name: Породообразующие минералы
rubrics.code: 38.37.21
rubrics.name: Метаморфизм и метаморфические горные породы
oecds.code: 01.05.GC
oecds.name: GEOCHEMISTRY & GEOPHYSICS
oecds.code: 01.05.RE
oecds.name: MINERALOGY
speciality_codes.name: Минералогия, кристаллография
speciality_codes.code: 25.00.05
supervisors.fio: Сокол Э.В.
supervisors.scientific_degree: Доктор геолого-минералогических наук
supervisors.speciality_code: Минералогия, кристаллография
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Скляров Е.В.
opponents.scientific_degree: Доктор геолого-минералогических наук
opponents.speciality_code: Петрология, вулканология
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Азимов П.Я.
opponents.scientific_degree: Кандидат геолого-минералогических наук
opponents.speciality_code: Петрология, вулканология
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ СО РАН; ИГМ СО РАН
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ ИМ. В.С. СОБОЛЕВА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
protection_organization.ogrn: 1065473055713
protection_organization.supervisor_name: НИКОЛАЙ
protection_organization.supervisor_surname: КРУК
protection_organization.supervisor_patronymic: НИКОЛАЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ СО РАН; ИГМ СО РАН
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ ИМ. В.С. СОБОЛЕВА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
author_organization.ogrn: 1065473055713
author_organization.supervisor_name: НИКОЛАЙ
author_organization.supervisor_surname: КРУК
author_organization.supervisor_patronymic: НИКОЛАЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения