= ГЕОХИМИЯ =
УДК 549.6+553.494.3(470.21)
ПОЛИСТАДИЙНОСТЬ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЦИРКОНА В РЕДКОЗЕМЕЛЬНО-ЦИРКОНИЕВОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ САХАРЙОК,
КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ © 2010 г. Л. М. Лялина, Д. Р. Зозуля, Е. Э. Савченко
Представлено академиком Д.В. Рундквистом 04.06.2009 г. Поступило 04.06.2009 г.
Циркон обладает яркими типоморфными признаками (морфология, анатомия, химический состав), позволяющими реконструировать условия и стадии его кристаллизации в различных геологических процессах (магматических, постмагматических, метаморфических). Изучение этих свойств минерала может быть весьма информативным при решении вопросов последовательности и длительности геологических и особенно рудогенных процессов.
Сахарйокское месторождение представляется на сегодняшний день одним из наиболее перспективных комплексных источников циркония, редкоземельных элементов (РЗЭ) и иттрия в России [1]. Сахарйокский массив щелочных пород находится в западной части Кейвского террейна (Кольский полуостров). Последний сложен главным образом позднеархейскими метавулканита-ми от основного до кислого состава и метаосадка-ми, залегающими на тоналит-трондьемит-грано-диоритовом фундаменте Центрально-Кольского блока, а также межформационными интрузиями щелочных гранитов. Сахарйокский массив расположен в пределах южной части Западнокейв-ского массива щелочных гранитов, является интрузией трещинного типа и сложен щелочными габброидами (эссекситами), нефелиновыми сиенитами и щелочными сиенитами [2]. Щелочная магма внедрялась по вертикальным разломам между щелочными гранитами и гнейсо-диорита-ми в виде протяженных, свыше 7 км, крутопадающих дайкообразных тел. Максимальной ширины (1.5—2 км) массив достигает в северной части. В западной и юго-западной частях массива залегают щелочные сиениты. Нефелиновые сиениты приурочены к восточной части массива, где в них размещены крупные (размером до 80x200 м) выходы щелочных габброидов. Среди нефелиновых сиенитов выделяют следующие петрографические разновидности: трахитоидные мезо- и лей-
Геологический институт Кольского научного центра Российской Академии наук, Апатиты Мурманской обл.
кократовые лепидомелан-эгириновые сиениты (наиболее распространенные), порфировидные феррогастингситовые сиениты в краевых частях массива, пегматоидные лепидомелан-феррога-стингситовые сиениты, слагающие линзовидные тела в трахитоидных сиенитах.
Для циркона из нефелиновых сиенитов массива Сахарйок получены и—РЬ-возраст 2613 ± 35 млн. лет [3], который интерпретируется как возраст магматизма, а также многочисленные определения в интервале 1680—1810 млн. лет [2, 4], фиксирующие наложенные события регионального метаморфизма. В отличие от других архейских щелочных пород [5, 6] нефелиновые сиениты Сахарйокского массива обладают высоким содержанием высокозарядных катионов ^г 1000— 5000 г/т, И 50-100 г/т, № 200-600 г/т, Та 10-20 г/т, У 100-500 г/т, РЗЭ 0.1-0.3 мас. %, ЯЬ 400-900 г/т) и пониженными индикаторными отношениями У/№ и УЬ/Та (<1.2), что характерно для производных обогащенной мантии. Таким образом, породы массива Сахарйок являются уникальными среди архейских щелочных пород мира по типу мантийного источника и геодинамической обстановке формирования и как следствие - по высокому уровню накопления некогерентных элементов (в том числе рудных - Zr, У, РЗЭ).
Оруденение локализовано в теле нефелиновых сиенитов. Рудный блок состоит из шести крутопадающих линейных зон мощностью от 10 до 200 м и общей площадью ~2 км2. Рудные минералы содержатся в количестве (об. %): циркон 0.5-1.2 (участками до 2.5) и бритолит-(У) 0.2-0.4. Концентрации рудных компонентов колеблются в пределах (мас. %): ZrO2 0.36-1.5, У203 0.015-0.092.
Одним из главных минералов, определяющих редкометальную рудоносность месторождения Сахарйок, является циркон. Минерал имеет сквозной характер развития: он присутствует в переменных количествах во всех разновидностях пород массива. В нефелиновых сиенитах рудного блока циркон морфологически наиболее разнообразен. Нами выделено пять морфотипов кри-
371
6*
сталлов циркона: призматический цирконовый, призматический цирконово-гиацинтовый, ост-родипирамидальный, дипирамидально-призма-тический и дипирамидальный. Количественное соотношение морфотипов варьируется в разных петрографических разновидностях сиенитов, но в целом может быть оценено следующим образом. Наиболее распространенным является дипира-мидальный морфотип, на его долю приходится ~75% индивидов. Следует также отметить, что дипирамидальные кристаллы имеют и наибольшие размеры, достигая 10—15 мм в ребре, легко различимы и диагностируются макроскопически. Содержание кристаллов дипирамидально-приз-матического морфотипа оценивается в 20—25%. Суммарное содержание кристаллов оставшихся морфотипов (остродипирамидальный, призматический цирконовый, призматический цирконо-во-гиацинтовый) не превышает 5%.
Настоящими исследованиями установлено полистадийное образование циркона в рудах редкоземельно-циркониевого месторождения Са-харйок с выделением магматической, постмагматической/гидротермальной и метаморфической стадий.
В ходе магматического этапа циркон кристаллизуется в широком интервале температур, что фиксируется сменой габитусных форм кристаллов. Наиболее высокотемпературными (ранне-магматическая стадия) являются кристаллы цир-конового и цирконово-гиацинтового типов призматического габитуса (рис. 1а). Температура кристаллизации призматического циркона может быть оценена в 900—850°С исходя из диаграммы Пюпина [7]. В кристаллах выявлена внутрифазо-вая неоднородность в виде четко различающихся внутренних и внешних зон. Внутренние зоны (светлые на изображениях в обратно отраженных электронах, рис. 1б) проявляют слабые признаки ритмично-зонального строения. Идиоморфные границы внутренних зон сохранились лишь на отдельных участках. Нарастание циркона внешних зон происходит с наследованием первичной огранки индивидов. Именно внутренние зоны неоднородных кристаллов представляют собой раннемагматический циркон, кристаллизовавшийся при высоких температурах.
По мере снижения температуры большее развитие получают грани дипирамид {111} и {221} (рис. 1в). В индивидах дипирамидально-призма-тического морфотипа также установлено наличие внутренних и внешних зон. Внутренние зоны, рассматриваемые нами как реликты первичного магматического циркона, характеризуются сильно изрезанными границами, что свидетельствует о высокой степени растворения циркона в ходе последующих метаморфических этапов преобразования пород месторождения Сахарйок (см. ниже). В некоторых случаях реликты первичного
циркона представлены разобщенными фрагментами. Как и у призматических кристаллов, внутренние зоны описываемого морфотипа более светлые на изображениях в обратно отраженных электронах и не содержат фазовой неоднородности (включений), рис. 1г.
Самые низкотемпературные (550—500°С) кристаллы позднемагматического этапа характеризуются дипирамидальным габитусом с доминантным развитием {111} и подчиненной дипирами-дой {221} (рис. 1д) или отсутствием последней. Внутреннее строение дипирамидальных кристаллов характеризуется ярко выраженной неоднородностью двух типов — внутрифазовой и фазовой. Внутрифазовая неоднородность — внутренние и внешние зоны — обладает теми же характеристиками, что и у предыдущих морфоти-пов (рис. 1е). Однако степень сохранности реликтового циркона сильно варьируется — от практически неизмененных индивидов (рис. 1е) до небольших реликтов с бухтообразными границами. Фазовая неоднородность иная: в дипирамидаль-ных кристаллах присутствуют многочисленные минеральные включения, среди которых наиболее часто диагностируется альбит, реже — пирок-сены (рис. 1ж). Неправильная форма, минеральный состав включений и их равномерное распределение в теле кристаллов указывают на их прото-и сингенетичную природу по отношению к вмещающему циркону.
Следовательно, образование дипирамидального циркона происходило на самой поздней стадии магматического этапа в достаточно консолидированной среде. Весьма схожее строение имеют кристаллы циркона из мариуполитов Октябрьского массива, Украина (рис. 1з), анатомия которых также интерпретируется как результат скелетного роста циркона в уже вполне сформировавшихся породах [8].
Таким образом, температурный интервал магматической кристаллизации циркона в рудах месторождения Сахарйок исходя из морфологии кристаллов может составлять 900—500°С.
Постмагматический/гидротермальный этап фиксируется наличием индивидов циркона с крайне необычной анатомией (рис. 2а, б). Внутренние зоны кристаллов характеризуются пористым строением и насыщены многочисленными флюидными и твердофазными включениями. Среди минеральных включений преобладает флюорит. Диагностированы также бастнезит, пироксен/амфибол, торит, №-фаза. Размеры включений не превышают 10 мкм, форма обычно изо-метричная с неровными границами. Подобное строение зон позволяет предполагать быстрый рост циркона из насыщенной флюидом среды, в ходе которого циркон как губка впитывал в себя другие фазы. О том, что быстрый рост кристаллов сопровождается захватом большого количества
ПОЛИСТАДИЙНОСТЬ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЦИРКОНА
373
Рис. 1. Морфология ^Е-изображения; а, в, д) и анатомия (BSE-изображения; б, г, е—з) магматического циркона с каймами обрастания метаморфического генезиса. Морфотипы: а, б — призматический цирконово-гиацинтовый; в, г — дипирамидально-призматический; д, е — дипирамидальный; ж, з — скелетные кристаллы дипирамидального габитуса Сахарйокского (ж) и Октябрьского (з) массивов.
включений среды кристаллизации, свидетельствуют экспериментальные данные [9]. Сходным внутренним строением (пористость, обилие включений) характеризуются кристаллы циркона, для которых предполагается гидротермальный генезис.
Формирование гидротермального циркона происходит при низком давлении (менее 2 кбар), низкой температуре (менее 500°С) и высоком соотношении флюид/порода [10]. Можно предполагать, что "пористый" циркон представляет со-
бой постмагматическую генерацию минерала, кристаллизовавшуюся во флюидонасыщенных условиях. Одним из самых главных
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.