ПЕТРОЛОГИЯ, 2007, том 15, № 6, с. 594-619
УДК 548.4
СОСТАВ МАГМ, УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И ГЕНЕЗИС КАРБОНАТСОДЕРЖАЩИХ ИЙОЛИТОВ И КАРБОНАТИТОВ ШЕЛОЧНОГО КАРБОНАТИТОВОГО КОМПЛЕКСА БЕЛАЯ ЗИМА,
ВОСТОЧНЫЙ САЯН
© 2007 г. И. А. Андреева*, В. И. Коваленко*, А. В. Никифоров *, Н. Н.Кононкова**
*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017 Москва, Старомонетный пер., 35, Россия; е-шаП: andreeva@igem.ru, vik@igem.ru **Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 Москва, ул. Косыгина, 1, Россия Поступила в редакцию 17.07.2006 г.
На основе метода исследования расплавных включений с использованием электронного и ионного микроанализа изучены состав, эволюция и условия образования магм, участвующих в формировании кальцитсодержащих ийолитов и карбонатитов щелочного карбонатитового комплекса Белая Зима (Восточный Саян, Россия). Первичные расплавные и сосуществующие с ними кристаллические включения установлены в нефелине и кальците вышеназванных пород. В числе кристаллических включений диагностированы диопсид, амфибол (?), перовскит, калиевый полевой шпат, апатит, кальцит, пирротин и титаномагнетит. Изученные расплавные включения в нефелине ийолитов полностью раскристаллизованы. Среди кристаллических дочерних фаз этих включений установлены диопсид, флогопит, апатит, кальцит, магнетит и куспидин. Термометрические опыты с расплав-ными включениями в нефелине показали, что полная гомогенизация включений с растворением газовой фазы осуществляется при температуре 1120-1130°С. Изучение химического состава стекол гомогенизированных расплавных включений в нефелине ийолитов выявило существенные вариации в содержаниях 8Ю2 - от 36 до 48 мас. %, А1203 - от 9 до 21 мас. %, СаО - от 8 до 25 мас. % и М^О - от 0.6 до 7 мас. %. Все выявленные расплавы существенно обогащены щелочами, ведущая роль среди которых принадлежит натрию. По данным ионно-зондовых определений содержание воды в расплавах в среднем не превышает первых десятых долей процента. Главной особенностью изученных расплавных включений являются крайне высокие содержания в них № и 2г. Стекла расплавных включений обогащены также Та и ТИ, легкими редкоземельными элементами и обеднены Т и НТ. Первичные расплавные включения в кальците из карбонатитов содержат бесцветное стекло и дочерние минералы, представленные флогопитом, гранатом и диопсидом. Химический состав силикатного стекла из расплавных включений в кальците карбонатитов близок составу стекол гомогенизированных расплавных включений в нефелине изученных ийолитов. Важной особенностью расплавных включений в кальците из карбонатитов является также присутствие в стекле карбонатных глобулей кальцитового состава. Результаты изучения расплавных включений в минералах ийолитов и карбонатитов, а также анализ состава щелочных и рудоносных пород Белозиминского массива позволяют предположить участие процессов кристаллизационной дифференциации и сили-катно-карбонатной жидкостной несмесимости в их формировании. На основе полученных данных о редкоэлементном составе стекол гомогенизированных расплавных включений, а также разнообразных щелочных пород и карбонатитов оценен в первом приближении состав мантийных источников, участвующих в образовании ассоциации пород щелочно-карбонатитового комплекса Белая Зима. Источником для щелочных пород и карбонатитов является деплетированная мантия, испытавшая интенсивный метасоматоз. Главными агентами мантийного метасоматоза предполагаются карбонатные расплавы, обогащенные натрием и кальцием.
Щелочные породы и карбонатиты по распространенности составляют лишь незначительную часть от всех изверженных пород Земли. Тем не менее они привлекают к себе самое пристальное внимание исследователей. Одной из причин повышенного интереса к этим уникальным образованиям является связь с ними крупнейших месторождений различных полезных ископаемых -фосфора, редких земель, ниобия, тантала, бериллия и других.
В последние годы в литературе появилось большое количество новых геологических, минералогических и геохимических данных по карбо-натитовым комплексам, позволяющих ответить на ряд вопросов, связанных с их генезисом. Важный вклад в решение этой проблемы должны внести исследования расплавных и флюидных включений в минералах силикатных и несиликатных пород щелочно-карбонатитовых комплексов. Они позволят расшифровать физико-хими-
ческие условия формирования этих пород и проследить сложную эволюцию природных силикатных и солевых расплавов, включающих многофазные равновесия с участием летучих и рудных компонентов.
В настоящей статье приводятся результаты такого исследования на примере щелочного карбо-натитового комплекса Белая Зима, расположенного в Восточной Сибири.
КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Зиминский рудный район - один из уникальных редкометальных районов России. Он включает ряд месторождений Nb, Ta, TR, U, Pb, Zn и P, образующих Восточно-Саянскую провинцию ультраосновных щелочных пород и карбонати-тов. Белозиминский массив является одним из крупнейших ниобиевых месторождений этой провинции. По данным K-Ar и Rb-Sr изотопных исследований его возраст составляет 640670 млн. лет (Кононова, 1976; Чернышева, Сан-димирова, 1995). Геологическое строение массива детально изучалось в разное время Л.К. Пожа-рицкой, A.A. Фроловым, Ю.А. Багдасаровым и др. (Пожарицкая, Самойлов, 1972; Фролов, Белов, 1999; Багдасаров, 2002).
Белозиминский (Нижне-Саянский) массив расположен в северных предгорьях Восточного Сая-на, в верховьях реки Белая Зима. Массив локализован в зоне крупных разломов северо-западного простирания, в области сочленения Сибирской платформы и складчатых сооружений Восточного Саяна. В плане он имеет грушеобразную форму (рис. 1) и простирается в северо-западном направлении на расстояние 8.5 км, включая вытянутое в том же направлении ответвление (Багдасаров, 2002). В вертикальном разрезе массив представляет собой трубообразное тело, прослеженное скважинами на глубину до 800 м.
Центр массива выполнен различными типами карбонатитов. Ультраосновные щелочные породы представлены преимущественно ийолитами. Они образуют полукольцевую зону, обрамляющую шток по периферии (Фролов, Белов, 1999). В строении массива принимают участие следующие группы пород (от ранних к поздним): 1) щелочные пироксениты-якупирангиты; 2) породы мельтейгит-ийолит-уртитового ряда; 3) породы существенно мелилитового состава; 4) нефелиновые и щелочные сиениты; 5) породы пикритовой группы, включающие пикритовые порфириты, их брекчии и некоторые разновидности безоли-виновых пироксеновых пикритов; 6) карбонати-ты, представленные ранними безрудными и рудоносными (Nb) разновидностями. Всего выделяется пять стадий образования карбонатитов
(Багдасаров, 2002). Карбонатиты I стадии представляют собой крупнозернистые, преимущественно кальцитовые разности, содержащие также апатит, эгирин-авгит, форстерит, биотит, ти-таномагнетит, перовскит. Они слаборудоносны и являются вмещающими для более поздних редко-метальных карбонатитов. Карбонатиты II стадии имеют пегматоидную структуру и сложены в основном форстеритом, диопсидом и кальцитом, с подчиненными апатитом, флогопитом, магнетитом, пирротином, пирохлором и гатчеттолитом. К карбонатитам III стадии относятся мелкозернистые, амфибол-флогопитовые и амфиболовые карбонатиты, содержащие магнетит, апатит, пирит и пирохлор. Их происхождение связывалось с перекристаллизацией карбонатитов I и II стадии. Карбонатиты IV стадии представляют собой па-раанкеритовые разновидности, или анкеритизи-рованные первично кальцитовые породы, распространенные в южной части массива. К карбонатитам V стадии относятся крупнозернистые, преимущественно анкеритовые карбонатиты, развитые в центральной части массива. С ними связана редкоземельная (паризит-бастнезит-мо-нацитовая) минерализация с сопутствующими ей апатитом, пиритом, сфалеритом, галенитом, молибденитом, гематитом и флюоритом. Ранее эти породы вместе с параанкеритовыми и анкерито-выми кальцитовыми карбонатитами рассматривались в качестве единой фациальной разновидности (Фролов, Белов, 1999).
ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ И ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗУЧЕННЫХ ОБРАЗЦОВ
Щелочные породы, представленные мелилит-содержащими нефелинитами, бескарбонатными и карбонатсодержащими ийолитами, нефелиновыми сиенитами, а также безрудными карбонатитами и рудными ниобиевыми карбонатитами, отобраны авторами в ходе полевых работ в юго-восточной части массива в районе штольни № 5. Химический состав пород представлен в табл. 1, 2.
Мелилитсодержащий нефелинит (обр. НС-102) характеризуется порфировой структурой и содержит до 40% вкрапленников, представленных главным образом нефелином (~40-45%), пироксеном (~20-25%), перовскитом (~10-15%) и флогопитом (не более 5%). В существенно подчиненных количествах в породе присутствуют вкрапленники апатита, карбоната, магнетита и халькопирита. Вкрапленники нефелина - крупные таблитчатые кристаллы, достигающие 0.8-3 мм, нередко в ассоциации с клинопироксеном и перовскитом. Кроме того, перовскит часто наблюдается в нефелине в виде включений. Клинопи-роксен, отвечающий по составу диопсиду, образует удлиненно-призматические кристаллы (до
X X ^^ ч Л^4 Ч^у Х х X X X X X
'>$Шш X^LX ХЧ х\
^гч/учл-^^ск^^ Ч ^% \ х xNç х х\
^N Ь*х х V
-V X х х
V^ ** v V х х \г
V \ \ х >кхНх
î 1 n xv\x х * \х\\ Г
' 1 г х\ х х
^^^ / к х ж х х
•.•.-п( у у /у х >й х х х
х/ X X X X
X^S^^^X х х х х х\ X^TSl^^J^^X ^^< хчЛк X X X X X
X X X X X X X X
X X X X Х4®^ X X XXX
^х х ^s^xxx Aî; х х х v ^ х хЧЗЕ^^х х х x^t >
чх X X X X X ^Х X X
/
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
Рис. 1. Схема геологического строения Белозиминского массива (Багдасаров, 2002).
1 - крупно- и гигантозернистые анкеритовые карбонатиты; 2 - мелко- и среднезернистые анкеритовые карбонатиты, 3 - параанкеритовые и ферродоломитовые карбонатиты; 4 - амфибол-кальцитовые карбонатиты, обычно с доломитом; 5 - диопсид-, форстерит- или флогопит-кальцитовые карбонатиты; 6 - авгит-диопсид-, иногда эгирин-диопсид-, форстерит- или феррофлогопит-кальцитовые карбона
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.