High-aluminum orthopyroxene megacrysts (HAOM) and the polybaric crystallization of the Ahvenisto anorthosite

Korkean alumiinipitoisuuden ortopyrokseenimegakiteiden (HAOM) esiintymistä massiivi-tyypin anortosiiteissa on pidetty todisteena kompleksien polybaarisesta syntyhistoriasta. Tämän tutkimuksen tavoitteena on ollut perehtyä tarkemmin Ahveniston rapakivigraniitti–massiivi-tyypin anortosiittikompleksissa (1.64 Ga) esiintyvien ortopyrokseenimegakiteiden petrografiaan ja geokemiaan. Ahveniston kompleksin luoteisosassa suoritetuissa kenttätutkimuksissa tunnistettiin kaksi morfologialtaan erilaista HAOM-tyyppiä. Tyypin 1 kiteet esiintyvät itsenäisinä, kokonaan tai osittain omamuotoisina kiteinä, joiden halkaisija on jopa 15 cm. Tyypin 2 kiteet esiintyvät pegmatiittisissa taskuissa megakiteisen (säleiden pituus jopa 30 cm) plagioklaasin kanssa. Erityisesti tyypin 1 kiteitä ympäröi monimutkainen reaktiokehä, joka koostuu plagioklaasista, matalan alumiinipitoisuuden ortopyrokseenistä, iddingsiitistä (oliviinin reaktiotuote) ja sulfideista. Ortopyrokseenin, plagioklaasin ja oliviinin koostumus analysoitiin kvantitatiivisen elekronimikroproobi-analyysin (EMPA-WDS) keinoin yhdeksästä näytteestä. Lisäksi kahdelletoista kokokivi- ja mineraalinäytteelle tehtiin geokemiallinen pää- ja hivenalkuaineanalyysi (WD-XRF). Näiden menetelmien soveltuvuutta HAOM-tutkimukseen käsitellään lyhyesti. HAOM-kiteiden kiteytymispaine arvioitiin 'alumiini ortopyrokseenissä'-geobarometrin avulla. Alumiinipitoisuus on korkeimmillaan megakiteiden ytimissä (4.4–7.6 wt. % Al2O3), laskee voimakkaasti reaktiosaumaan (1.3–3.6 wt. %), ja saavuttaa alhaisimman arvon isäntäkiven pyrokseeneissa (0.5–1.5 wt. %) Enstatiittikoostumukset ovat osittain päällekäisiä, mutta ovat keskimäärin korkeampia HAOMien ytimissä (En~60–70) ja reaktiosaumoissa (En~50–70) kuin isäntäkiven pyrokseeneissa (En~45–60). Korkein ytimestä mitattu alumiinipitoisuus vastaa jopa ~1.1 GPa kiteytymispainetta ja ~34 kilometrin syvyyttä. Reaktiosaumat ovat kiteytyneet selvästi alhaisemmissa paineissa (maksimi ~0.5 GPa/20 km). Barometrin kalibraation puitteissa korkein laskettu paine-arvio isäntäkiven ortopyrokseenin kiteytymiselle oli 0.2 GPa (<10 km). Havaintojen perusteella vaikuttaa siltä, että ortopyrokseenimegakiteiden sisäosat ovat kiteytyneet korkean paineen olosuhteissa alakuoressa. Reaktiosaumat ovat todennäköisesti muodostuneet magmaattisen jäähtymisen myötä systeemin ollessa vielä osittain sula. Tätä tapahtumaa on seurannut hydrautuminen. Magmaattisen oliviinin esiintyminen reaktiosaumassa saattaa kuvastaa paineen laskun aiheuttamia vaikutuksia ternäärisessä Fo-An-Si-systeemissä, mikä mahdollisti hetkellisesti oliviinin kiteytymisen ortopyrokseenin sijaan kiteytymisen loppuvaiheessa. Isäntäkiven ortopyrokseenin koostumus indikoi alhaisemman paineen kiteytymistä asettumissyvyydessä. Tulokset ovat yhteneväisiä viimeaikaisten tutkimustulosten kanssa, joiden mukaan Ahveniston anortosiittiset kivet ovat alkujaan peräisin Maan vaipasta.