научная статья по теме ПЕРВАЯ НАХОДКА АНОМАЛЬНО ЦЕЗИЕВЫХ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ РАСПЛАВОВ В ОНГОНИТАХ (ПО ДАННЫМ ИЗУЧЕНИЯ РАСПЛАВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ) Математика

Текст научной статьи на тему «ПЕРВАЯ НАХОДКА АНОМАЛЬНО ЦЕЗИЕВЫХ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ РАСПЛАВОВ В ОНГОНИТАХ (ПО ДАННЫМ ИЗУЧЕНИЯ РАСПЛАВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ)»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2007, том 413, № 6, с. 791-797

= ГЕОХИМИЯ

УДК 553.212 : 548.4

ПЕРВАЯ НАХОДКА АНОМАЛЬНО ЦЕЗИЕВЫХ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ РАСПЛАВОВ В ОНГОНИТАХ (ПО ДАННЫМ ИЗУЧЕНИЯ РАСПЛАВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ)

© 2007 г. И. С. Перетяжко, Е. А. Царева, В. Е. Загорский

Представлено академиком М.И. Кузьминым 18.05.2006 г. Поступило 29.05.2006 г.

Химические свойства цезия определяют его способность накапливаться в поздних кислых дифференциатах магматических комплексов -редкометальных гранитах, пегматитах, а также в связанных с ними метасоматитах. Но только в пегматитах достигается столь высокая концентрация Cs, что становится возможным образование его собственного минерала - поллуцита, иногда в значительных количествах. В остальных породах Cs концентрируется главным образом в слюдах и полевых шпатах. Слабо изучен вопрос о максимально возможных уровнях накопления Cs в расплавах. Важная информация была получена при изучении вулканических стекол и расплав-ных включений (РВ) в минералах. Обогащенные Cs стекла риолитового состава концентрируют 220-870 ppm, редко до 3770 ррт Cs [1]. До настоящего времени максимальные содержания Cs2O (1.2-5.5 мас. %) были обнаружены в РВ из кварца миарол и околомиароловых комплексов пегматитов Малханского поля в Центральном Забайкалье [2, 3] и на юго-западном Памире (жилы Лесхозовская, Вездаринская). Эти включения содержат продукты раскристаллизации поздних пегматитовых расплавов [3] и предположительно высокотемпературных расплавоподобных гелей (melt-like gels) [4]. При изучении онгонитов массива Ары-Булак нами впервые обнаружены РВ, содержащие остаточные стекла с концентрацией Cs до 17 мас. %, что является прямым доказательством существования экстремально обогащенных цезием природных расплавов. В настоящей работе приводится описание этих необычных включений и обсуждаются особенности распределения Cs в онгонитах массива.

Массив Ары-Булак образует куполообразный шток с площадью выхода на дневную поверхность около 0.8 км2, который прорывает осадоч-

но-вулканогенные породы девона [5]. Массив сложен в основном порфировыми онгонитами и только на юго-западном фланге выделяется краевая зона афировых пород шириной 50-100 м. За пределами зоны афировых пород на этом фланге среди порфировых онгонитов встречаются разновидности с аномально высоким СаО (3.321.8 мас. %) и F (2.7-15 мас. %). Высокие концентрации СаО (7.8-18 мас. %) и F (7.1-15.5 мас. %) свойственны также афировым породам. В них нами впервые обнаружен прозопит СаА1^4(ОН)4 в породообразующих количествах (6-26 мас. %). Установлено, что интерстиции между минералами основной массы богатых Са и F пород заполнены субмикронными срастаниями "флюоритовой" и "калишпатовой" фаз. "Флюоритовая" фаза является частично раскристаллизованным фторид-но-кальциевым стеклом, содержащим примеси, мас. %: О (3-12), А1 (0.5-3.3), Si (0.2-1.5), реже Sr (0.3-0.7, иногда до 1-1.3), № (до 0.5) и S (до 0.3). Состав "калишпатовой" фазы обычно близок санидину из каемок вокруг таблитчатого альбита, но в ряде случаев отличается высоким содержанием Са (1.5-4 мас. %). Получены доказательства совместной кристаллизации несмесимых фаз алюмосиликатного и фторидно-кальциевого расплавов в присутствии ОТ-содержащего водного флюида при образовании богатых Са и F пород массива [6, 7].

Содержание Cs в породах Ары-Булака изменяется в широком диапазоне от 48 до 386 ррт. Минимальные средние концентрации Cs (87 ррт) определены в порфировых породах с "флюоритовой" фазой (4 пробы). Порфировые онгониты из центральной части массива содержат в среднем 104 ррт Cs (35 проб по данным [8]). Для афировых пород характерна значительная дисперсия содержаний Cs (82-386 ррт) при средних значениях 159 ррт (9 проб). Полевые шпаты (санидин больше чем альбит) концентрируют основное количество Cs. Слюда ряда биотит-циннвальдит является единственным минералом, в котором обнаружен высокий Cs (0.2-0.5 мас. % Cs2O в среднем и до 2-3 мас. % в тонких наиболее поздних

Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск

Таблица 1. Химический состав порфировых пород массива Ары-Булак, мас. %

Компонент 1 2

АРБ-28 АРБ-22 АРБ-23 АРБ-24

Si02 72.79 71.25 71.48 62.60

ТЮ2 0.02 0.11 <0.02 <0.02

А1203 15.69 15.66 15.53 14.20

Бе203 0.61 0.51 0.65 <0.10

Бе0 0.09 0.52 0.27 0.68

Мп0 0.05 0.04 0.05 0.04

Mg0 0.03 0.44 0.31 0.09

Са0 0.19 0.29 0.75 9.26

№20 3.79 3.76 3.85 3.15

К20 4.62 4.86 4.74 4.04

Li20 0.11 0.10 0.11 0.08

ЯЬ20 0.22 0.23 0.23 0.16

С320 0.007 0.020 0.020 0.013

Р205 0.03 0.03 0.02 0.05

Б 1.22 2.20 2.00 6.80

1.05 0.94 0.86 1.46

С02 0.22

Сумма 100.01 100.03 100.03 99.98

А/Ж 1.39 1.31 1.35 1.49

Примечание. 1 - порфировые онгониты, 2 - порфировая порода с "флюоритовой" фазой. Аналитик - Г.А. Погудина (ИГХ СО РАН, г. Иркутск). Сумма - с поправкой на F. Пробел - не определялось. А^К - мольное отношение А120зД№20 + + К20 + Cs20 + Rb20).

каймах единичных вкрапленников), но ее количество в минеральном балансе не превышает долей процента. Значительное увеличение содержаний Се в основной массе (до 250-300 ррт) относительно средних значений в породах свидетельствует о накоплении этого элемента в онгонитовом расплаве на завершающей стадии его кристаллизации.

Вкрапленники кварца в порфировых онгони-тах содержат большое количество РВ, среди которых обнаружены необычные включения с остаточными стеклами, имеющими аномально высокие концентрации Се. Такие РВ найдены в каждом из четырех детально изученных образцов пород, отобранных в центральной части массива (АРБ-28) и на юго-западном его фланге (АРБ-22, АРБ-23, АРБ-24). Образцы АРБ-28, АРБ-22, АРБ-23 представляют собой порфировый онго-нит, а обр. АРБ-24 - богатую Са и Б порфировую породу, содержащую около 13 мас. % "флюоритовой" фазы (табл. 1). Во всех образцах до 20% их объема занимают крупные (1-5 мм) вкрапленники санидина, альбита с каймами санидина, хорошо

ограненные кристаллы дымчатого кварца и единичные кристаллы бесцветного топаза. Крайне редко встречаются лейсты слюды. Порфировые вкрапленники окружены основной массой, состоящей преимущественно из мелких выделений (20-80 мкм) тех же минералов. В микропористых участках пород часто присутствуют агрегаты тонкоигольчатого топаза. Многочисленные включения кристаллов игольчатого топаза размером <1 х х 3-15 мкм содержатся также в микролитах кварца. В богатой Са и Б порфировой породе (обр. АРБ-24) интерстиции между минералами вкрапленников и основной массы заполнены субмикронными срастаниями "флюоритовой" и "калишпато-вой" фаз, образованными, как мы полагаем, в результате закаливания микроэмульсии фторидно-кальциевого и алюмосиликатного расплавов [6, 7].

В каждом образце просмотрены несколько сотен зерен кварца и единичные кристаллы топаза. Крупные вкрапленники кварца иногда разбиты округлыми, не выходящими за пределы зерен трещинами. Предполагается, что данная трещи-новатость возникла при в ^ а-переходе кварца в процессе роста вкрапленников. Во многих зернах кварца и топаза содержатся РВ размером от 2-5 до 100-150 мкм, реже до 300 мкм. Наибольшее число РВ концентрируется в отдельных группах или цепочках по зонам роста в краевых участках вкрапленников кварца. В центральных и переходных к краевым зонах вкрапленников РВ встречаются намного реже. Во многих зернах совместно с РВ находятся первичные существенно газовые флюидные включения (ФВ) с крупным пузырем и тонкой каймой раствора. Вторичные ФВ редки и наблюдались лишь в нескольких зернах по секущим залеченным трещинам. Объем большинства РВ заполнен буроватым, иногда полупрозрачным остаточным стеклом и деформированным усадочным пузырем. Во многих РВ присутствует одна или несколько кристаллических фаз - бурая слюда, калишпат, альбит.

При нагреве до 360-380°С зерна дымчатого кварца обесцвечиваются за 10-15 мин. Остаточное стекло в РВ начинает плавиться в интервале 450-500°С. Дальнейший нагрев зерен кварца проводили ступенчато в микромуфеле с закалкой на каждой стадии. При 700-750°С за 1-2 ч наступало полное плавление остаточного стекла во всех РВ и многие мелкие РВ размером 3-5 мкм становились гомогенными. На этой стадии хорошо видно, что соотношение объемов газовой полости, кристаллических фаз и стекла сильно варьирует даже в расположенных рядом РВ (в пределах одной группы или зоны роста). Прогревы до 760-810°С длительностью 12-30 ч приводили к растворению слюды и частичному плавлению полевых шпатов. Во многих РВ на месте слюды появляется мелкая сыпь титаномагнетита. Полное плавление кристаллических фаз наступало за 30-35 ч при

Таблица 2. Химический состав цезиевых алюмосиликатных стекол в расплавных включениях из вкрапленников кварца, мас. %

Компо- 1 2 3 4

нент 22/2-2 23/1-1 23/1-1a 23/1-5 23/2-3 23/4 24/1 24/1a 24/8 24/10-4 28/3-1 28/6-1 28/6-1a

SiÜ2 68.16 69.15 63.02 75.43 68.70 70.39 58.55 54.20 59.03 58.73 60.56 53.35 58.23

A12O3 12.93 12.79 16.15 10.93 14.92 14.76 18.80 17.86 18.24 19.87 21.70 16.83 21.02

FeO 5.80 0.19 0.41 0.69 0.89 0.86

MnO 0.59 1.95 0.60

Na2O 3.73 3.73 4.49 3.24 4.58 5.21 5.68 5.78 5.49 4.32 4.62 4.43 4.85

K2O 4.70 3.04 3.38 3.03 5.44 4.74 4.76 4.08 3.93 5.79 4.19 0.52 4.79

CS2O 0.53 7.33 7.18 3.03 0.63 1.41 4.10 7.17 6.55 0.96 1.48 17.51 4.29

Rb2O 0.55 0.50 1.91 3.47

Li2O 0.13 0.17 0.19

B2O3 0.31 0.46 0.25

Cl 0.16 0.24 0.23 0.60 5.71 0.32 1.26

F 4.02 3.75 5.15 4.20 2.87 4.77 5.78 6.02 6.70 7.63 4.92 14.13 7.67

H2O 0.64 0.62 0.61

CuO 0.59 1.07 0.65

Сумма 98.77 100.61 100.55 98.29 97.44 99.26 98.67 99.84 100.84 95.07 96.85 100.80 97.63

N 2 7 14 1 6 3 4 2 3 1 3 3 6

A/NK 1.13 1.03 1.16 1.13 1.09 1.04 1.10 1.08 1.04 1.45 1.71 1.19 1.43

T, °C 1050 95 0 950 950 - - 730 850 73 0

Примечание. 1 - РВ из обр. АРБ-22, 2 - четыре РВ в трех вкрапленниках из обр. АРБ-23, анализы 23/1-1 и 23/1-1а - разные области одного РВ; 3 - три РВ в разных вкрапленниках из обр. АРБ-24, анализ 24/1а - участок стекла с фазой (5 мкм), богатой Cs и Cl; 4 - три РВ в двух вкрапленниках из обр. АРБ-28. Сумма - с попр

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.

Показать целиком