ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2012, том 54, № 4, с. 291-304
УДК 550.89
КИСЛОРОДНЫМ ПОТЕНЦИАЛ И ГЕОХИМИЯ ПЛАТИНОИДОВ В УЛЬТРАОСНОВНЫХ-ЩЕЛОЧНЫХ КОМПЛЕКСАХ © 2012 г. И. Д. Рябчиков*, Л. Н. Когарко**
*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 199017, Москва, Ж-17, Старомонетный переулок, 35 **Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119975, Москва, ул. Косыгина, 19 Поступила в редакцию 27.02.2012 г.
При значениях фугитивностей кислорода, характерных для меймечитов и оливинсодержащих пород Маймеча-Котуйской провинции, сульфиды неустойчивы на магматической стадии и, следовательно, главной формой присутствия элементов платиновой группы (ЭПГ) в этих магмах были металлические сплавы.
Оценки содержаний ЭПГ в оливиновых агрегатах меймечитов дают состав, сходный со средним составом дунитов Гулинского массива. Наиболее вероятная форма присутствия ЭПГ в меймечитах — на-норазмерные включения металлического сплава. Формирование металлических зерен ЭПГ достаточно крупного размера может быть следствием смешения частично дифференцированного в результате фракционной кристаллизации расплава с новой порцией примитивной магмы, как это было предложено для объяснения формирования хромитовых залежей.
ВВЕДЕНИЕ
Поведение элементов платиновой группы (ЭПГ) в магматических процессах существенно зависит от окислительно-восстановительных характеристик эндогенных систем. Это связано с влиянием летучести кислорода на растворимость металлических фаз в силикатных магмах и зависимости устойчивости сульфидов от этого параметра. В связи с этим нами предпринята попытка оценить летучесть кислорода для магматических пород, входящих в состав щелочно-ультрамафи-товых комплексов, с которыми связана платино-метальная минерализация. Для этих целей проанализированы сосуществующие минералы в меймечитах и интрузивных породах Гулинского массива. Это послужило основой для построения моделей поведения ЭПГ в ходе магматического процесса.
ГЕОЛОГИЯ ГУЛИНСКОГО МАССИВА
Гулинский массив занимает территорию между реками Котуй и Маймеча и расположен на границе Сибирской платформы и Хатангского прогиба. Массив имеет овальную форму 35 х 45 км и включает породы массива, перекрытые четвертичными отложениями, занимает площадь — 1500—1600 км2 (Егоров, 1991). Согласно геофизическим данным, массив имеет практически вертикальные контакты и, по-видимому, трубооб-
Адрес для переписки: И.Д. Рябчиков. E-mail: iryab@igem.ru
разную форму (Егоров, 1991). Вмещающими породами массива являются щелочные эффузивы, включающие потоки меймечитов. Гулинский массив так же, как и другие ультраосновные-щелочные массивы провинции, формировался в несколько фаз (табл. 1).
Наиболее распространенные породы массива — дуниты, которые занимают около 60% площади, и ультаосновные щелочные породы — около 30% массива. Все остальные разновидности, включая мелелитолиты, ийолиты, щелочные сиениты и карбонатиты, составляют только 10% площади массива.
КИСЛОРОДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ МЕЙМЕЧИТОВЫХ МАГМ И ПОРОД ГУЛИНСКОГО КОМПЛЕКСА
Присутствие в меймечитах и ультраосновных породах гулинского комплекса ассоциации оливин + хромшпинелид позволяет оценить fO для
соответствующих минеральных равновесий. Для этой цели могут быть использованы методы, предлагаемые в работах (Ballhaus et al., 1990; Wood et al., 1990; Рябчиков и др., 1985). Однако приведенные в этих публикациях уравнения откалибро-ваны для парагенезисов оливин + шпинелид + ор-топироксен (Ol + Sp + Opx). Поскольку ортопи-роксен в изученных породах отсутствует, оценки fO требуют введения поправок, учитывающих более низкие активности кремнезема по сравне-
Таблица 1. Интрузивные фазы Гулинского комплекса из константы равновесия которого следует
Фаза интрузии Субфаза Порода
4 Доломитовые карбонатиты
7 3 Мелкозернистые кальцитовые карбонатиты
2 Крупнозернистые кальцитовые карбонатиты
1 Фоскориты и рудные фоскориты
6 Граниты
5 2 Микрошонкиниты
1 Агпаитовые сиениты, кварцевые сиениты
4 Ийолиты и ийолит-пегматиты
3 Якупирангиты и мельтейгиты
3 2 Нефелиниты и оливиновые не-фелиниты, нефелиновые пикри-ты, слюдяные пироксеновые пикриты
1 Мельтейгиты, малиньиты, шон-киниты
2 Мелилитовые породы
1 2 Рудные пироксениты (косьви-ты), оливиновые пироксениты, перидотиты
1 Дуниты
AQFM = 2lgöMt + 3lgÖQZ - 3lga
Fa>
(1)
2Fe3O4 + 3SiO2 = 3Fe2SiO4 + O2,
(2)
*Mt '
— активность Fe3O4 в шпинели из данного па-
рагенезиса, аРа — активность фаялитового компонента в оливине, aQZ — активность кремнезема, буферируемая равновесием:
aQz = K3 ' aDi/aMont>
нию с парагенезисом оливин + ортопироксен. Поэтому для меймечитов и пород щелочно-уль-траосновной формации был использован предложенный ранее метод (Рябчиков, Когарко, 2010а; Рябчиков, Когарко, 20106), учитывающий концентрацию Са в оливинах, сосуществующих с клинопироксеном (Срх) и шпинелью (8р). Нами проводились расчеты отклонений ^/0 для данного минерального парагенезиса от соответствующего значения для буфера кварц-фаялит—магнетит (ДQFM). Эта величина рассчитывается из следующего уравнения:
вытекающего из константы равновесия реакции для буфера QFM
CaMgSi2O6 = CaMgSiO4 + SiO2,
(3)
где K3 — константа равновесия реакции (3), aDi — активность диопсидового компонента в клино-пироксене, aMont — активность монтичеллитового компонента в оливине. К3 рассчитывалась с использованием термодинамических данных и уравнений из работы (Holland, Powell, 1998), величины активностей вычислялись из составов минералов для каждого данного парагенезиса и с использованием параметров уравнений Маргулеса из работ (Holland, 1990; Kawasaki, 1998; Wood et al., 1990).
Использование описанного метода дает для парагенезиса оливин + клинопироксен + шпинель, составляющей в меймечитах матрицу вокруг мегакристов высокомагнезиального оливина, значения фугитивности кислорода на 0.6—1.2 логарифмических единицы выше буфера кварц-фаялит—магнетит (QFM). Показателем высоких для магматических систем значений fO в этом случае являются высокие содержания в шпинели-дах из меймечитов магнетитового компонента, которые к тому же имеют высокие содержания титана даже в случае ранних, богатых хромито-вым компонентом шпинелей (примеры составов минералов, использованных для оценок фугитив-ностей кислорода, приведены в табл. 2). Для более высокотемпературных хромшпинелидов, включенных в краевые части мегакристов оливина, были получены еще более высокие оценки кислородного потенциала: на 1.5—2.5 лог. единицы выше QFM. Аналогичные результаты были получены на основании измерения коэффициентов распределения ванадия для мегакристов оливина в мей-мечитах: +1... +2 лог. единицы выше QFM (Mun-gall et al., 2006) и +2.5 лог. единицы сверх QFM (Соболев и др., 2009). Высокая окисленность меймечитовых магм подтверждается заметными содержаниями трехвалентного железа при низких содержаниях Na2O в моноклинных пироксенах этих пород (Fe3+/ZFe в пироксенах из меймечитов близко к 0.5, см. табл. 2). Согласно экспериментальным данным (McCanta et al., 2004), клинопи-роксены такого состава могут существовать при значениях fO значительно выше буфера QFM.
Столь же высокие отношения Fe3+/Fe2+ характерны для шпинелей и клинопироксенов из большинства пород ультраосновного—щелочного массива Гули, с которым тесно связаны лавовые потоки и дайки меймечитов, а также для силикатных и окисных включений в самородках платиновых металлов, обнаруженных в россыпях, приуроченных к массивам Гули и Бор-Урях (табл. 2).
На фиг. 1 показана зависимость летучести кислорода, нормализованной по буферу кварц + магнетит + фаялит, для шпинелей в зависимости от магнезиальности сосуществующего оливина, для
Таблица 2. Примеры составов минералов, использованных для оценок /0
Оксиды 1 2 3 4 5 6 7 8 9
8Ю2 0.145 40.976 0.844 38.760 48.330 0.098 41.278 48.821 0.219
ТЮ2 5.352 0.041 7.250 0.075 2.760 4.909 0.010 3.404 12.386
А12О3 7.204 0.043 4.970 0.072 2.490 10.261 0.003 4.622 1.324
СГ2О3 44.170 0.254 31.420 0.066 0.753 30.867 0.010 0.909 3.026
Бе2О3 13.612 Н. опр. 19.325 Н. опр. 2.917 21.596 Н. опр. 2.125 39.788
БеО 15.340 8.241 23.501 13.780 3.235 22.010 7.660 0.851 38.655
MgO 14.673 50.321 9.460 44.920 14.650 9.969 51.559 14.791 2.181
СаО 0.015 0.436 0.697 0.594 22.540 0.000 0.337 23.480 0.005
№2О 0.000 0.000 0.044 0.016 0.413 0.000 0.014 0.876 Н. опр.
К2О Н.опр. Н. опр. Н. опр. 0.010 0.000 Н. опр. Н. опр. Н. опр. Н. опр.
№О 0.296 0.354 0.258 0.322 0.047 0.492 0.381 0.052 0.220
МпО 0.252 0.140 0.346 0.221 0.084 0.345 0.124 0.028 0.488
7пО Н.опр. Н. опр. Н. опр. Н. опр. Н. опр. Н. опр. Н. опр. Н. опр. 0.103
V2Oз 0.000 0.019 » » » 0.000 0.016 0.000 0.571
Сумма 101.060 100.825 98.115 98.836 98.219 100.548 101.392 99.959 98.965
Mg# 0.630 0.916 0.418 0.853 0.890 0.447 0.923 0.969 0.091
Оксиды 10 11 12 13 14 15 16 17
ЯО2 38.709 51.715 0.064 39.782 53.115 0.000 40.450 52.190
ТЮ2 0.030 0.630 2.971 0.006 0.656 1.870 0.000 0.940
А12О3 0.020 0.887 1.821 0.006 1.353 12.160 0.010 0.860
&2О3 0.019 0.023 2.188 0.003 0.019 41.450 0.000 0.090
Бе2О3 2.364 59.676 1.727 12.954 1.820
БеО 19.461 3.710 26.199 10.959 1.428 21.614 8.960 3.322
MgO 40.485 14.024 4.347 47.751 16.555 8.350 47.700 14.280
СаО 0.249 23.758 0.078 0.510 25.331 0.000 0.430 22.900
№2О Н.опр. 0.667 Н. опр. Н. опр. 0.141 0.000 0.000 1.090
К2О » 0.000 » » 0.000 0.000 0.000 0.000
№О 0.284 0.192 0.143 0.007 0.300 0.390 0.000
МпО 0.379 0.163 0.419 0.321 0.049 0.560 0.220 0.080
7пО Н. опр. Н. опр. 0.144 Н. опр. Н. опр. Н. опр. Н. опр. Н. опр.
V2Oз » » 0.250 » » » » »
Сумма 99.636 97.941 98.350 99.481 100.381 99.258 98.160 97.572
Mg# 0.788 0.871 0.228 0.886 0.954 0.408 0.905 0.885
Примечание. 1 — шпинель в мегакристе оливина из меймечита (обр. 200); 2 — мегакрист оливина в меймечите (обр. 200); 3 — шпинель в ассоциации с оливином второй генерации и клинопироксеном в меймечите (обр. 85-37); 4 — оливин второй генерации в ассоциации с клинопироксеном и шпинелью (меймечит, обр. 85-37); 5 — клинопироксен в ассоциации с оливином второй генерации и шпинелью
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.