Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Гусев А.И. 1 Гусев Н.И. 1

---

1 Алтайская государственная академия образования им. В.М. Шукшина

Для уникального Кумирского скандий-уран-редкоземельного месторождения впервые описаны субвулканические образования, сформировавшиеся в антидромной последовательности от гранитов до долеритов. Более ранние гранит-порфиры и аляскит-порфиры слагают Кумирский шток, в контакте с которым образовались сложнее по составу метасоматиты от фельдшпатоидов до пропилитов. Гранитоиды формировались в процессе частичного плавления мантийного субстрата(кварцевые эклогиты) и относятся к А-типу (анорогенных гранитоидов), а дайки долеритов обнаруживают в своём образовании мантийно-коровое взаимодействие: смешение мантийной базальтовой магмы и корового материала.

Статья в формате PDF

470 KB

петрология

геохимия

гранит-порфиры

аляскиты

анорогенные гранитоиды

долериты

антидромная последовательность

мантийно-коровое взаимодействие

1. Гусев А.И., Гусев Н.И., Ефимова И.В. // Руды и металлы. – 2009. – № 6. – С. 21–28.

2. Гусев А.И., Гусев Н.И., Ефимова И.В., Андросова С.А., Жданова С.И., Красова А.С // Природные ресурсы Горного Алтая. – Горно-Алтайск, 2009. – № 2. – С. 41–50.

3. Anders E., Greevesse N. // Geochim. Cosmochim. Acta. – 1989. – Vol. 53. – P. 197–214.

4. Barbarin, B. // Lithos. – 1999. – Vol. 46. – P. 605–626.

5. Irber W. // Geochim Cosmochim Acta. – 1999. – Vol. 63. – №3/4. – P. 489–508.

Кумирское рудное поле расположено в пределах Холзунско-Чуйского тектонического блока и приурочено к наложенной Коргонской вулкано-плутонической структуре (ВТС). В Коргонской ВТС вулканический разрез имеет трёхчленное строение. Нижним юнитом этого разреза является кумирская серия, включающая ергольскую и кумирскую свиты. Кумирская свита сложена эффузивными и вулканокластическими породами, которые, большей частью, тяготеют к низам разреза. Cубвулническими аналогами этих эффузивов являются Кумирский шток гранитоидов и дайки долеритов, обнаруженные нами в последние годы [1, 2]. С субвулканическими образованиями парагенетически связывается формирование уникального комплексного скандий-уран-редкоземельного месторождения с редкими металлами [2].

Интрузивные породы в рудном поле представлены субвулканическим штоком гранит-порфиров и аляскит – порфиров, сформировавшихся в две последовательные фазы. Шток имеет площадь около 3 км2 и вытянут в северо-восточном направлении, круто погружаясь – в западном. Породы экзоконтакта подверглись ороговикованию, скарнированию, грейзенизации, альбитизации и биотитизации. В эндоконтакте штока проявлена интенсивная альбитизация и фельдшпатизация. Позднее сформировались пропиллиты.

Гранит-порфиры ранней фазы обнажены только в северной части штока в виде небольшого тела в приконтактовой части штока размерами 50×200 м. Это светло-серые породы с едва заметным розоватым оттенком, массивные с редкими шлировыми скоплениями эгирина и рибекита размерами до 3 см в поперечнике. В их составе преобладает призматический полевой шпат (50–50 %), в значительном количестве (до 30–35 %) отмечается кварц. Характерным темноцветным минералом является амфибол, равномерно распределённый в породе с редкими гломеропорфировыми скоплениями. Его содержания варьируют от 3 до 5 %. Амфибол представлен средними (до 0,5 см) удлинённо-призматическими кристаллами почти чёрного цвета с буровато-синим оттенком. По оптическим показателям относится к рибекиту с отчётливым плеохроизмом от жёлтого до тёмно-синего и фиолетового. Эгирин встречается почти с такой же частотой, как и рибекит. Он образует зёрна неправильной формы чаще всего приуроченные к интерстициям кристаллов щелочного полевого шпата и кварца. Плеохроизм в оттенках зелёного и жёлто-зелёного оттенков. Спорадически отмечается астрофиллит. Характерна гипидиоморфнозернистая структура, местами переходящая в аллотриоморфнозернистую. Акцессорные минералы представлены магнетитом, апатитом, редко – пиритом. В целом гранит-порфиры следует отнести к анорогенному А-типу гранитоидов, содержащим щелочные амфиболы.

На TAS диаграмме cоставы гранит-порфиров Кумирского штока попадают в поле трахириодацитов (рис. 1). По химизму гранит-порфиры относятся к умеренно-щелочным породам с преобладанием калия над натрием. Для них характерны высокие концентрации бария (до 970 г/т), стронция (до 340 г/т), сравнительно невысокие нормированные отношения лантана к иттербию (табл. 1), что свидетельствует о слабой фракционированной модели редких земель. Отношения лёгких к средним РЗЭ и урана к торию также невысокие (табл. 1).

Таблица 1

Cодержания оксидов (в масс. %), и микроэлементов (в г/т) в субвулканических образованиях Кумирского штока и дайках

Примечание. Силикатные анализы для главных компонентов, а также микроэлементов методами ICP-MS и ICP-AES выполнены в Лабораториях Института геологии и минералогии СОРАН (г. Новосибирск) и ВСГЕИ (г. Санкт-Петербург); N – элементы нормированы по [3]. Eu* = (SmN + GdN)/2. Породы Кумирского штока: 1 и 2 – гранит-порфиры, 3 – аляскит- порфиры; дайки: 7 и 8 – долериты.

Рис. 1. Положение фигуративных точек химического состава пород Кумирского штока на TAS (Na2O+K2O – SiO2) – диаграмме эффузивных аналогов горных пород:1 – гранит-порфиры; 2 – аляскит-порфиры; 3 – дайки долеритов

Щелочной аляскит-порфир второй фазы имеет светлую окраску с розоватым оттенком, характеризуется массивной текстурой и сложной структурой: порфировой, а в цементирующей массе породы – аплитовой. Аляскит-порфиры занимают основную часть штока. Лейкократовые минералы, составляющие 97 % ее объема, представлены кали-натровыми полевыми шпатами (альбит, ортоклаз-микропертит, анортоклаз) – 65 %, кварцем – 32 %, образующими редкие идиоморфные порфировые вкрапленники, но преимущественно выполняющими цементирующую аплитовидную массу породы. Характерной особенностью аляскит-порфиров является частая встречаемость нодулей турмалина размерами от 0,5 до 1,5 см в поперечнике, а также гломеровидных скоплений фтор-биотита размерами до 0,5 см. Анализы эгирина и рибекита показали высокие концентрации фтора в указанных минералах – от 0,1 до 1,5 %), что не характерно для пироксенов и амфиболов.

Дифрактометрия полевых шпатов аляскит-порфиров позволяет относить их к варьирующему ряду от Ab45Or55 до Ab61Or39. При этом в микропертитовых кристаллах отмечается несколько более высокая доля альбитовой фазы. Меланократовые минералы, составляющие порядка 1–3 % ее объема, представлены идиоморфными зернами эгирина, рибекита и редко биотита, размеры которых почти на порядок превышают размеры зерен цементирующей массы породы. Вторичные минералы представлены серицитом (2 %), развитым за счет фенокристаллов щелочных полевых шпатов и образующим неравномерно рассеянные скопления в кварц-полевошпатовой массе породы. Рудные минералы представлены лейкоксенизированным магнетитом; акцессорные – апатитом, лейкоксеном.

Дайки долеритов обнаружены нами впервые в пределах Восточной зоны по ручью Осиновому. Они субсогласны с простиранием зоны. Мощность даек от 0,5 до 1,5 м. Дайки локализуются внутри рудной зоны и они пересекаются кварцевыми прожилками с тортвейтитом. Дайки секут ранние фельдшпатитовые метасоматиты, но на них накладываются более поздние метасоматиты пропилитового типа. Это массивные горные породы с долеритовой и долерит-офитовой структурами. Минеральный состав ( %): плагиоклаз – 55, пироксен – 35, роговая обманка – 8, биотит – единичные чешуйки, акцессории включают пирит, пирротин, титаномагнетит. В случае долерит-офитовой структуры каркас породы образуют крупные идиоморфные призматические кристаллы размерами 3–4 мм (лабрадор № 51–52) и основная ткань, сложенная пироксеном и плагиоклазом второй генерации размерами 0,5–1 мм (андезин № 35–37). Обе генерации плагиоклаза характеризуются хорошо проявленной полисинтетической микроструктурой двойникования.

Пироксен образует неправильные зёрна, близкие к таблитчатой форме размерами 1,5–2 мм. Диагностируется высококальциевым салитом и салит-авгитом (Wo36-45, En36-48, Fs1,4-1,9). Местами замещается зеленоватой роговой обманкой уралитового типа в виде неправильных каёмок по периферии и пятен по площади пироксена. Биотит образует редкие чешуйки и листочки размерами 0,5–1 мм, отчётливо плеохроирующие от светло-жёлтого по Ng1 до коричневого по Np1. В породе обильны акцессорные минералы, по объёму варьирующие от 1 до 2 %. Преобладают среди них правильные кристаллы пирита. В пробах-протолочках пирит наблюдается в виде правильных октаэдрических, пентагон-додекаэдрических кристаллов и комбинированных форм (пентагон-додекаэдра и октаэдра). Последовательность кристаллизации главных минералов: пироксен – плагиоклаз I – биотит-плагиоклаз II генерации.

Следует отметить, что фрагменты аналогичных даек обнаружены нами и в отвале штольни, пройденной по Западной зоне. Здесь обнаружена дайка пироксен-порфирового габбро-делерита мощностью от 20 до 50 см. Структура габбро-долерита четко долеритовая, местами габбро-долеритовая. Плагиоклаз Pl 50-55– (60 %) представлен двумя типами – сильно соссюритизированными крупными изометричными таблитчатыми выделениями ранней генерации и относительно свежими удлинёнными второй генерации – призматическими зернами (по ним номер плагиоклаза 50–55). Пироксен в первичной породе составлял 30 %. Сейчас это крупные бесформенные или изометричные выделения слегка буроватые в проходящем свете (авгит: 2V = 50° r > v, Ng–Np = 0,028–0,030). Иногда полностью замещен бледно сине-зеленой роговой обманкой переходной к актинолиту; её сейчас 20–25 %. Первичная порода была пироксен-порфировый габбро-долерит, возможно габбро-долерит. Рудный в изометричных зернах – магнетит (2–3 %). Порода пропилитизирована, вторичные минералы: эпидот (5–10 %), хлорит (5–6 %), мусковитоподобный серицит (3–5 %), пумпеллиит (1–2 %).

На TAS (Na2O + K2O – SiO2) – диаграмме эффузивных аналогов фигуративные точки химических составов пород расположены в области фигуративного поля горных пород семейства трахириолитов. По совокупности петрологических параметров порода лейкократовая, крайне высокоглиноземистая (Al′ = 13,71), принадлежит к кислым плутоническим породам щелочного ряда кали-натровой серии, относится к семейству щелочных лейкогранитов, соответствует виду щелочной аляскит, разновидности – щелочной аляскит-порфир эгирин-рибекитовый. В отличие от гранит-порфиров аляскит-порфиры характеризуются значительно меньшими концентрациями бария (от 78 до 255 г/т), стронция (от 11 до 50 г/т), ванадия, никеля, кобальта, хрома и более высокими – скандия, цинка, лития, рубидия, тантала (табл. 1). Степень фракционирования РЗЭ в них значительно выше (нормированные отношения лантана к иттербию варьируют от 2,32 до 7,48), чем в гранит-порфирах. Дайки долеритов на диаграмме локализуются в поле базальта известково-щелочной серии (см. рис. 1).

На диаграмме распределения РЗЭ, нормированных относительно хондрита, наблюдается отчётливая негативная аномалия по европию и в гранит-порфирах, и в аляскит-порфирах (рис. 2). В последних отмечается несколько повышенные концентрации и лёгких и тяжёлых РЗЭ. В отличие от гранитоидов, в дайках долеритов не проявлена аномалия по европию (рис. 2).

Гранит-порфиры и аляскит-порфиры характеризуются крайне неравномерным распределением многих элементов и в особенности редкоземельных. Об этом свидетельствуют варьирующие показатели тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ, рассчитанные по В. Ирберу [5] (табл. 2). Оценка величины тетрадного эффекта свидетельствует о варьировании его от незначимых значений (менее 1,1) до заметных величин (от 1,16 до 1,6).

Таблица 2

Отношения элементов и значения тетрадного эффекта в субвулканических породах Кумирского штока

Примечание. ТЕ1.3 – тетрадный эффект по В. Ирбер [5]. Eu* = (SmN + GdN)/2.

На диаграмме La/Nb – Ce/Y более ранние гранитоиды штока тяготеют к тренду плавления мантийного субстрата, а более поздние дайки долеритов – к тренду смешения с корой (рис. 3). На диаграмме (La/YbN) – YbN породные типы тяготеют к мантийному источнику плавления кварцевого эклогита (рис. 4).

При этом значения тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ коррелируруются с величинами отношений Y|Ho, La|Lu, Zr|Hf, Sr|Eu. Указанные отношения резко отличаются по своим значениям от таковых в хондритах (табл. 2).

Рис. 3. Диграмма La/Nb – Ce/Y по [4] для субвулканических пород Кумирского месторождения. Породы Кумирского месторождения: 1 – гранит-порфиры; 2 – аляскит-порфиры; 3 – дайки долеритов

Рис. 4. Диаграмма (La/YbN) – YbN по [4] для cубвулканических пород Кумирского месторождения. Тренды плавления различных источников по [5]:I – кварцевые эклогиты; II – гранатовые амфиболиты; III – амфиболиты; IV – гранат-содержащая мантия, с содержанием граната 10 %; V – гранат-содержащая мантия, с содержанием граната 5 %; VI – гранат-содержащая мантия, с содержанием граната 3 %; ВМ – верхняя мантия; ВК – верхняя кора. Остальные условные обозначения см. на рис. 3

Обсуждение полученных результатов и выводы

Приведенные новые данные по субвулканическому магматизму Кумирского месторождения позволяют сделать вывод о становлении магматизма в антидромной последовательности (от кислых пород к основным). При этом ранние гранитоиды Кумирского штока отнесены к А-типу анорогенных гранитодов, которые генерировались при частичном плавлении мантийного субстрата, а становление поздних даек долеритов происходило в процессе смешения базальтоидной магмы с коровым материалом. Основным мантийным источником плавления для родоначального базальтового глубинного резервуара были мантийные кварцевые эклогиты.

Библиографическая ссылка