ПЕТРОЛОГИЯ, 2009, том 17, № 6, с. 601-612
УДК 533.4:550.4
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОНГОНИТОВ АРЫ-БУЛАКСКОГО МАССИВА, ВОСТОЧНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ
© 2009 г. В. С. Антипин*, И. А. Андреева**, В. И. Коваленко**, В. А. Кузнецов**
*Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН ул. Фаворского, 1А, Иркутск, 664033, а/я 304, Россия; e-mail: antipin@igc.irk.ru **Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., д. 35, Москва, 119017, Россия; e-mail: andreeva@igem.ru Поступила в редакцию 19.05.2008 г.
Получена после доработки 13.01.2009 г.
На основе составленной авторами подробной геологической карты массива, а также изучения его петрографических характеристик, вещественной зональности, редкоэлементной геохимии, физико-химических параметров и расплавных включений в минералах горных пород рассмотрена модель образования магматических пород Ары-Булака. Выявлено, что Ары-Булакский массив имеет зональное строение. Большую его центральную часть (около 70% площади) занимают порфировые топазовые онгониты (центральная фация), которые в направлении к контактам постепенно переходят в слабопорфировые онгониты с топазом и редко с флюоритом (краевая фация). В районе юго-западного эндоконтакта массива полосой шириной 50-80 м развиты афировые породы с флюоритом (эндоконтактовая фация). Анализ петрографических и геохимических данных показал, что субвулканические породы Ары-Булака существенно отличаются от типичных эльванов (провинция Корнуолл) и близки по своим характеристикам к классическим онгонитам в центральной и краевой фациях интрузива. Породы юго-западной эндоконтактовой зоны представлены необычными высокофтористыми и высококальциевыми разновидностями, которые неизвестны в других редкоме-талльных провинциях с онгонитами и свидетельствуют о сложной истории формирования Ары-Бу-лакского массива. Установлено, что геохимическая эволюция характеризуется обогащением ранних пород эндоконтактовой фации CaO, K2O и фтором, а также Rb, Cs, B, Ba, Sr, Sn и Ta, содержания которых в онгонитах центральной фации уменьшаются. При этом в онгонитах центральной части значительно более высокие концентрации Na2O и Li по сравнению с породами эндоконтактовой фации.
Показано, что интенсивный разогрев и плавление корового субстрата на границе юры и мела могли происходить в регионе под воздействием магмы субщелочных базальтов. Необычный для типичных онгонитов химический состав этих пород, в частности высокие содержания кальция и стронция, может быть связан с возможной ассимиляцией магмой известняков, залегающих на глубине и входящих в состав усть-борзинской свиты, вмещающей Ары-Булакский массив. Образование большей части пород Ары-Булакского массива определялось процессами магматической дифференциации коровой гранитной магмы, когда из остаточных расплавов формировались обогащенные многими редкими элементами (Li, Rb, Cs, B, Ba, Sr и др.) Li-F граниты и их субвулканические аналоги онго-ниты.
После открытия онгонитов в Монголии (Коваленко и др., 1971) массив Ары-Булак в Забайкалье был первой находкой этих редкометалльных субвулканических пород на территории бывшего СССР (Коваленко и др., 1975). С тех пор появилось около двух десятков публикаций, отражающих геологические, петрографические, изотоп-но-геохимичекие и другие аспекты условий формирования Ары-Булакского массива. Однако отсутствие его детальной геологической карты и неопределенность в петрографической номенклатуре создавали вполне понятные трудности в разработке петрологической модели этого уникального проявления ультраредкометалльного магматизма. В настоящей статье рассмотрена мо-
дель образования магматических пород массива Ары-Булак на основе подробно составленной геологической карты (Апйрт й а1., 2002), а также изучения его петрографических характеристик, вещественной зональности, редкоэлементной геохимии, флюидных и расплавных включений в минералах.
ЭЛЬВАНЫ И ОНГОНИТЫ
В связи с тем, что высокофтористые флюорит- и топазсодержащие субвулканические породы Ары-Булакского массива в публикациях называют по разному (онгониты или эльваны), остановимся по-
дробнее на характеристике классических эльванов и онгонитов.
Эльваны определены в "Петрографическом словаре" Ф.Ю. Левинсона-Лессинга и Э.А. Струве (1963) как гранит-порфиры (о. Мэн, Ирландское море), состоящие из кварца, плагиоклаза, ортоклаза, мусковита, биотита, иногда с турмалином, и рудного минерала. Протяженный дайковый пояс кислых пород фельзитов, кварцевых порфи-ров, микрогранитов, в котором впервые были установлены эльваны, пересекает крупные гранитные плутоны Лендс Энд (Lands End), Карнме-неллис (Carnmenellis), Сент-Остелл (St. Austell), Бодминмур (Bodminmoor) и Дартмур (Dartmoor) позднепалеозойского Корнубийского батолита и вмещающие их толщи девонского и карбонового возраста. Этот субщелочной гранитоидный магматизм проявлен в пределах известной редкоме-талльной провинции Корнуолл (Англия), где дайки эльванов имеют довольно большую мощность (до 25-30 м) и протяженность (до 5-7 км). Английские исследователи считают, что термин эль-ван происходит из древнего кельтского языка: el - порода, van - белый (Good, Taylor, 1980; Halls, 1994).
Типичные эльваны, классической провинцией которых является Корнуолл, - это порфировые породы, содержащие от 5 до 30% вкрапленников, среди которых преобладают щелочной полевой шпат и кварц, реже отмечаются биотит и турмалин. Характерными являются пертитовые врост-ки и мирмекитовые оторочки для щелочного полевого шпата, а также графические срастания его с кварцем. Матрикс эльванов наряду с ортоклазом и кварцем содержит кислый плагиоклаз, биотит и довольно часто турмалин. Обычными акцессорными минералами в них являются циркон, апатит, рутил, магнетит, сфен, флюорит и касситерит. Структура эльванов часто порфировая с микрофельзитовой в сочетании с аллотриоморф-нозернистой основной массой. Иногда фенокри-сты образуют полиминеральные агрегаты, давая гломеропорфировую структуру, а в случае обогащения микрофельзитовой основной массы микролитами K-Na полевого шпата, часто обнаруживающими линейную ориентировку, проявляется ортофировая структура. В эндоконтактовых закаленных зонах даек отчетливо видна полосчатость или флюидальность, отражающие течение расплава (Антипин и др., 2002).
Характерной геологической особенностью проявления эльванового магматизма является образование интрузивных или эксплозивных брекчий в тех же линейных зонах, что и дайки эльванов. Брекчии характеризуются интенсивным развитием зон турмалинизации и кварц-турмалиновых пород, сопряженных по времени формирования с дайковой серией с эльванами на
заключительном этапе становления Корнубийского батолита, и предшествовали главной стадии образования Cu-Sn-W оруденения Корнуолла (Good, Taylor, 1980; Halls, 1994).
Изученные нами эльвановые дайки Корнуолла (Антипин и др., 2002) имеют типичный гранитный состав с содержанием SiO2 от 71.0 до 75.0 мас. % и сравнительно высоким содержанием Al2O3, обычно превышающем 13.5 мас. % (табл. 1). Концентрации CaO, MgO и TiO2 в эльванах довольно низкие, как правило не превышающие 0.5 мас. %, сумма (Fe2O3 + FeO) - от 1.1 до 3.5 мас. %. Как отмечали английские исследователи (Halls, 1994) главной особенностью химизма эльванов провинции Корнуолл является высокое содержание K2O, достигающее 7.75-9.0 мас. %, тогда как содержание №2O колеблется от 0.1-0.2 до 2.5 мас. %. Эта отличительная особенность состава свойственна и изученным нами дайкам эльванов, в которых концентрация K2O обычно более, чем в 2 раза превышает концентрации Na2O. Кроме того, эти породы обнаруживают высокие концентрации Rb, Cs и иногда B, что связано с концентрациями этих элементов в калийсодержащих минералах -в слюдах и К-Na полевых шпатах (Антипин и др., 2002). По сравнению с нормальными гранитами эльваны заметно обогащены бором и оловом, что определяется присутствием в них турмалина и касситерита. Также высокими по сравнению со средними значениями в гранитах являются содержания в эльванах U и Th. Концентрации в эльванах F, Li, Be и Ta также повышены, но существенно ниже, чем в типичных литий-фтористых гранитах и онгонитах.
Онгониты впервые были обнаружены на территории Монголии в районе вольфрамового месторождения Онгон-Хайрхан. Они представляют собой субвулканические аналоги редкометалль-ных литий-фтористых гранитов. В отличие от эльванов онгониты образуют обычно серии меньших по мощности (от десятков сантиметров до первых метров) и протяженности (до 1-2 км) дайковых тел или отдельные небольшие интрузии.
В онгонитах главными минералами вкрапленников являются кварц, К-Na полевой шпат и альбит, редко отмечаются фенокристы слюды и топаза. Структура этих пород меняется от порфировой с содержанием вкрапленников до 50% и более до афировой, когда вкрапленники полностью отсутствуют, и основная масса может содержать до 10-20% нераскристаллизованного стекла. Среди второстепенных и акцессорных минералов в онгонитах встречаются топаз, флюорит, циркон, монацит, ильменит, ксенотим, криолит, танталит-колумбит, касситерит, шеелит и апатит. Онгониты как высокофтористые породы иногда содержат криолит, обычно замещенный алюмофтори-
Таблица 1. Химический состав и геохимические характеристики эльванов и онгонитов Ары-Булакского массива (Забайкалье), Корнуолла (Англия) и Онгон-Хайрхана (Монголия)
Элементы Ары-Булакский массив Онгонит, Монголия Эльван, Корнуолл
онгонит, ЮЗ эндоконтакт онгонит, краевая фация онгонит, центральная часть субщелочной базальт
3102 61.70 67.28 71.81 59.51 70.78 73.57
Т102 0.05 0.04 0.04 1.19 - 0.15
А1203 16.78 15.86 15.99 14.44 16.78 13.99
Бе203 0.35 0.36 0.30 2.52 0.27 0.95
Бе0 0.16 0.45 0.48 3.37 0.26 1.07
Мп° 0.03 0.04 0.05 0.10 0.18 0.06
Mg0 0.33 0.21 0.12 4.58 0.20 0.28
Са° 7.98 3.33 0.43 5.29 0.34 0.40
Ка20 1.04 3.08 3.85 3.45 5.24 1.68
К20 4.06 4.45 4.43 2.42 3.31 5.87
Р205 0.03 0.03 0.02 0.38 0.07 0.16
Б 7.31 3.56 1.83 0.06 1.99 0.28
Ы 224 382 450 23 1670 97
ЯЪ 3040 2245 1975 83 1876 597
С8 185 120 104 2 62 27
В 77 55 42 35 11.5 107
Ве 16.7 20.3 11.4 6.2 19.2 8
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.