ГЕОХИМИЯ, 2014, № 4, с. 319-328
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЛЬМЕНИТОВ ИЗ ЩЕЛОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ УКРАИНСКОГО ЩИТА (ПО ДАННЫМ LA-ICP MS)
© 2014 г. C. Г. Кривдик
Институт геохимии, минералогии и рудообразования им. Н.П. Семененко НАН Украины 03680, Киев-142, просп. Палладина, 34 e-mail: kryvdik@igmof.gov.ua Поступила в редакцию после доработки 12.03.2013 г. Принята к печати 17.07.2013 г.
Методом LA-ICP MS проанализированы ильмениты из различных пород щелочных комплексов Украинского щита (Черниговский карбонатитовый, Октябрьский, Малотерсянский и Южно-Каль-чикский габбро-сиенитовый массивы). Ильмениты из пород ранних интрузивных фаз (щелочных пироксенитов, габброидов, ультрамафитов) имеют повышенное содержание Cr, Co, Ni и V, а в более поздних щелочных и нефелиновых сиенитах, монцосиенитах и карбонатитах ильмениты значительно обогащены Nb и Ta, что обусловлено изменением щелочности среды минералообразования. Поведение Zr более сложное; его обычно больше в ильмените из основных и ультраосновных пород, чем в ильмените из нефелиновых сиенитов и карбонатитов. Это обусловлено главным образом температурными условиями формирования дифференцированных щелочных массивов. В карбонатитах выявлены магнезиальные ильмениты (до 22 мол. % MgTiO3). Изменение состава ильменитов сопряжено (по содержанию MgO) с магнезиальностью фемических минералов и зависит также от окисленности железа (количества магнетита) в карбонатитах. В щелочных массивах Украинского щита ильмениты чаще всего имеют невысокое содержание (3—7 мол. %) гематитового минала. Ильменит является чутким минералом-индикатором, состав которого отражают температура, фугитив-ность кислорода и щелочность среды минералообразования при кристаллизации.
Ключевые слова: ильменит, элементы-примеси, щелочные породы, карбонатиты, Украинский щит.
Б01: 10.7868/80016752514040049
ВВЕДЕНИЕ
Ильменит является характерным акцессорным минералом щелочных пород преимущественно миаскитового состава и карбонатитов. В мелано-кратовых породах щелочных комплексов (щелочные пироксениты, якупирангиты, габбро) он нередко становится породообразующим. В пределах Украинского щита (УЩ) имеется одно месторождение (Володарское) небогатых апатит-титано-магнетит-ильменитовых руд в связи с габброида-ми существенно сиенитового Южно-Кальчицко-го комплекса (Приазовье). В данной публикации рассмотрены особенности химизма ильменитов из пород Черниговского карбонатитового, Мало-терсянского, Октябрьского и Южно-Кальчицко-го щелочных массивов, геологические, петрологические и геохимические характеристики которых рассматривались автором в работах [1, 2], а также частично на страницах журнала "Геохимия" [3, 4]. Названные комплексы щелочных пород находятся в Приазовской части УЩ. Для сопоставления приводятся анализы ильменитов из дайкового субщелочного габбро-диабаза северо-
западной части УЩ. В цитированных работах приводились химические и микрозондовые анализы ильменитов с определением в некоторых из них элементов-примесей (Nb, V, Cr). В настоящем сообщении впервые приводятся данные и обсуждение результатов анализов ильменитов из названных комплексов пород, выполненных методом лазерной абляции ICP MS (LA-ICP MS). Анализировались несколько зерен (от 2—4) ильменита из каждой породы. Эти данные частично дополняются результатами предыдущих химических и микрозондовых анализов ильменитов и содержащих их пород. Автор придерживается ранее разработанной классификации и номенклатуры пород [1, 2].
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Анализы ильменитов выполняли в Геологической службе Норвегии (NGU) с помощью UV—лазерной абляцией со средним разрешением (М/ДМ= = 3000) на приборе Finnigan MAT ELEMENT®. Перед абляцией ильмениты исследовали на микроана-
лизаторе. Лазерная абляция образцов была выполнена сканирующим пучком на площадке 100 х х 100 мкм, что дало возможность определять валовой состав ильменита в каждом зерне (а также эксолюционные включения гематита, если таковые имелись). Определяли Т1, Бе, М§, Мп, 81, Са, А1, V, Сг, N1, 2п, 2г, №, Щ Та и др. Концентрации главных элементов (Т1, Бе, М§, Мп) рассчитаны по стехиометрии. Редкие элементы были калиброваны по международному и искусственному ильменитовому и рутиловому стандартам. Последние были изготовлены из порошка состава РеТЮ3 с добавкой редких элементов в переменных концентрациях. Порошок сплавляли в графитовых электродах с интенсивным плавлением и закалкой. Два или больше анализов из десяти подготовленных разных стандартов использовались для построения калибровочной кривой. Аналитическая и калибровочная погрешность составляла 2—5 мас. %, а пределы чувствительности были 0.1—10 ррт для редких металлов и менее чем 0.1 мас. % для главных оксидов.
ИЛЬМЕНИТЫ ИЗ ЩЕЛОЧНО-
УЛЬТРАОСНОВНЫХ КОМПЛЕКСОВ УЩ
Среди этих комплексов наиболее изученным и эталонным для УЩ является Черниговский карбо-натитовый массив (комплекс). Он также известен в литературе под названием Ново-Полтавский. Ильменит как акцессорный минерал встречается в ийо-лит-мельтейгитах, щелочных пироксенитах и яку-пирангитах Проскуровского, Антоновского и Го-родницкого массивов этого комплекса. Отметим лишь, что по данным микрозондовых анализов, некоторые разновидности ильменитов из первых двух массивов имеют высокое, как это характерно для щелочных пород, содержание марганца (до 5.0 мас. % МпО), а также низкое содержание хрома (до 0.03% Сг2О3), магния (до 0.7% М§О) и гема-титового (Бе2О3) минала (0—4, изредка 7—8 мол. %). Еще более высокомарганцовистые (до 16.8% МпО, но с низким содержанием М§О и Бе2О3) ильмени-ты попадались в мельтейгитах и якупирангитах Городницкой интрузии [5].
Однако наиболее разнообразны ильмениты из Черниговского карбонатитового комплекса, где они значительно лучше изучены. Результаты ЬА-1СР анализов ильменитов и химические анализы их содержащих пород приведены в табл. 1 и 2. В щелочных пироксенитах ильменит является породообразующим минералом, его содержание достигает 10—15%.
Ильменит как акцессорный минерал наблюдается во всех разновидностях карбонатитов: для альвикитов он обычен в ассоциации с цирконом, а в сёвитах и бефорситах встречается спарадически
(альвикиты — кальцитовые карбонатиты с оливином, клинопироксеном, флогопитом, тетрафер-рифлогопитом, амфиболом; сёвиты — кальцито-вые карбонатиты с пироксеном, биотитом, амфиболом; бефорситы — кальцит-доломитовые и доломитовые карбонатиты с оливином и флогопитом).
Для щелочных и нефелиновых сиенитов этого комплекса ильменит не характерен. В последних титановые минералы отсутствуют или изредка встречается ниобиевый рутил, а в щелочных сиенитах главным минералом титана является сфен.
В щелочных пироксенитах ильмениты, как и следовало ожидать, оказались наиболее обогащенными по сравнению с ильменитами из других пород комплекса такими некогерентными элементами-примесями, как Сг, N1, Со. Если Со содержится примерно в одинаковых или близких количествах во всех разновидностях щелочных пироксенитов, то наиболее высокая концентрация N1 (46—52 ррт) была зафиксирована только в ильменитах из одного образца (табл. 1, ан. 1—4) наиболее "примитивного" пироксенита (табл. 2, ан. 1), в котором пироксен представлен эгирин-содержащим диопсидом. Подобные высокие содержания N1 не наблюдались в ильменитах из всех других типов исследуемых мафитов и ультра-мафитов щелочных комплексов УЩ. В более щелочных разновидностях щелочных пироксенитов с эгирин-салитом (табл. 2, ан. 2, 3; табл. 1, ан. 5— 12) ильменит существенно обогащается № и Та (до 701 и 65 ррт соответственно), а также марганцем (до 3—5 мас. % МпО).
Более разнообразны ильмениты из карбонатитов. По данным ЬА-1СР М8 они значительно обогащены Nb (до 5986 ррт) и Та (до 1039 ррт), а в некоторых концентратах ильменитов, выделенных из карбонатитов химическим анализом обнаружено 2.40% Nb2O5 [2]. В ильменитах из более магнезиальных разновидностей карбонатитов до 6.05 мас. % увеличивается содержание М§О, что соответствует 22 мол. % гейликитового минала, найденного в альвиките (табл. 1, ан. 20). Есть основание полагать, что в черниговских карбонати-тах имеются и еще более магнезиальные ильме-ниты, так как методом ЬА-1СР М8 этот минерал из наиболее магнезиальных парагенезисов не исследовали. Подобные и более магнезиальные ильмениты характерны для кимберлитов, но они, как известно, отличаются высоким содержанием хрома. В то же время для рассматриваемых магнезиальных ильменитов из карбонатитов характерна очень низкая концентрация хрома (значительно ниже, чем в более железистых ильменитах в щелочных пироксенитах). В целом же наблюдается не совсем обычная геохимическая специфика
ильменита в породах Черниговского карбонати-тового комплекса: с увеличением магнезиально-сти этого минерала (от пироксенитов к альвики-там) в нем уменьшается до полного исчезновения содержание Сг, N1 и Со и увеличивается концентрация МЪ и Та. Несколько повышенное содержание Сг (25—46 ррт) оказалось в довольно железистом ильмените из сёвита (табл. 1, ан. 13—15). Предполагалось даже, что этот ильменит может быть ксеногенным и попал в карбонатиты при дезинтеграции ксенолитов щелочных пироксенитов, среди которых залегает дайкообразное тело этих севитов. Однако ильменит из этих карбо-натитов в отличие от одноименного минерала из щелочных пироксенитов содержит на порядок больше № и Та. В то же время содержание Zr в ильменитах из всех типов пород рассматриваемого карбонатитового комплекса, включая и карбо-натиты, в целом довольно низкое, хотя циркон является характерным акцессорным минералом альвикитов. Нередко в этих карбонатитах, а иногда также и в некоторых сёвитах, наблюдается повышенное содержание циркония (0.1—0.3 мас. %) [2], который концентрируется, главным образом, в цирконе (в бефорситах имеется также акцессорный бадделеит). Определенной закономерности в распределении Zr в ильменитах из разных пород комплекса не намечается, хотя максимальные значения концентрации Zr (339 ррт) и Ш (65 ррт) зафиксированы в одном зерне ильменита из щелочного пироксенита (табл. 1, ан. 11), а минимальные — в ильмените из сёвита (табл. 1, ан. 13—15).
Такие характерные для
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.