ПЕТРОЛОГИЯ, 2008, том 16, № 3, с. 317-330
УДК 548.4:553.321:553.466
ГЕОХИМИЯ УЛЬТРАКАЛИЕВЫХ РИОДАЦИТОВЫХ МАГМ ИЗ АРЕАЛА ОРЛОВСКОГО МАССИВА Li-F ГРАНИТОВ В ВОСТОЧНОМ ЗАБАЙКАЛЬЕ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ РАСПЛАВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В КВАРЦЕ
© 2008 г. Е. В. Баданина*, Л. Ф. Сырицо**, В. С. Абушкевич***, Р. Томас****, Р. Б. Трамболл****
*Санкт-Петербургский государственный университет 199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, Россия; e-mail: elena_badanina@mail.ru ** Научно-исследовательский институт Земной коры СПбГУ 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2, Россия *** Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2, Россия; e-mail: vik2211@rol.ru **** GeoForschungsZentrum Potsdam, Telegrafenberg, D-14473, Potsdam, Germany Поступила в редакцию 13.10.2006 г.
Получена после доработки 15.03.2007 г.
В ареалах выходов массивов редкометальных Li-F гранитов, как правило, прослеживаются дайки, штоки и/или покровы кислых эффузивных и субэффузивных пород. Постоянная пространственная ассоциация этих пород с редкометальными гранитами, нередко их геохимическое родство позволяют предполагать между ними определенную петрологическую взаимосвязь. Среди этих образований в пределах Хангилайского рудного узла в Восточном Забайкалье обнаружены уникальные по составу ультракалиевые высокоспециализированные трахириодациты. Для реконструкции первичного состава расплава и характера его эволюции выполнено исследование состава расплавных включений в породообразующем кварце. Эти исследования показали реальность существования высококалиевого плюмазитового расплава (K2O = 6.12 мас.%, Na2O = 1.08 мас.%), специализированного на редкие литофильные элементы - 730 ppm Rb2O и 900 ppm BaO. Концентрация лития, определенная ионно-зондовым анализом, составляет в нем 354.23 ppm при относительно низком содержании фтора - до 0.5 мас.%. Наиболее необычным оказался состав остаточного расплава: для него характерны предельно низкая фемичность и основность (менее 0.5 мас.% фемических оксидов), высокая глиноземистость (A/CNK = 1.53) при сравнительно низкой кремнекислотности (SiO2 = = 60 мас.%), высокая суммарная щелочность (более 10 мас.% K2O + Na2O) при заметном преобладании натрия (6.11 мас.% Na2O). Такой состав хорошо соответствует онгонитовой магме. Проблему представляет отсутствие в этом расплаве фтора и, напротив, высокая концентрация хлора -0.34 мас.%, что соответствует предельному насыщению хлором гаплогранитового расплава. Для оценки возрастных соотношений редкометальных гранитов и трахириодацитов Хангилайского рудного узла использован U-Pb метод локального датирования по цирконам (SHRIMP-II), который показал существенную разницу в возрасте их формирования: редкометальные граниты - 139.9 ± ± 1.9 млн. лет, трахириодациты - 253.4 ± 2.4 млн. лет. Сходство геохимического состава этих пород, прежде всего близкие уровни концентраций тугоплавких элементов, характер распределения редкоземельных элементов и значения первичного изотопного отношения Sr, позволяют сделать предположение о сходстве составов субстрата плавления для редкометальных гранитов и трахириодацитов.
В последние годы проявляется повышенный интерес к субвулканическим, субэффузивным и эффузивным кислым породам, нередко флюидо-насыщенным и сопровождающимся продуктивной рудной минерализацией - Be, Sn, U, Mo, W (Коваленко, Коваленко, 1976; Burt et al., 1982; Christiansen et al., 1986; Kortemeir, Burt, 1988; Cha-biron et al., 2001; Антипин и др., 2002). Для этих пород характерны различные формы проявления -дайки, штоки, малые покровы, исключительно высокие вариации состава, различная геохимиче-
ская и металлогеническая специализация. Эти обстоятельства крайне затрудняют соотнесение этих пород с известными классификационными единицами: онгонитами, эльванами, онгориоли-тами, топазовыми риолитами. Кроме того, в последнее время в различных регионах мира открыты новые разновидности субэффузивных пород, не находящие места в рамках существующих классификационных схем, что вынуждает присваивать им собственные локальные названия: селенгиты (Козлов и др., 1983), джумалиты (Дер-
гачев, 1989), калгутиты (Титов и др., 2001), маку-заниты (Pichavant et al., 1987), сянгуалингиты (Zhu, Zhang, 2003) и др. В связи с этим возникает проблема необходимости разработки более универсальной классификации и номенклатуры этих пород, нежели предложенная ранее на основании степени раскристаллизации, соотношения натрия и калия, содержаний фтора, бора и фосфора (Дергачев, 1992). Учитывая различные соотношения магматического и метасоматического процессов при образовании этих пород, представляется, что наиболее информативными при создании такой классификации могут оказаться два направления исследования. С одной стороны, изучение расплавных включений позволит исключить процессы наложенного метасоматоза (Наумов и др., 1984; Webster et al., 1996), с другой стороны, изотопно-геохимический подход даст возможность оценить возрастные соотношения субэффузивных и эффузивных пород, в том числе с гра-нитоидным магматизмом, и получить объективные данные об источнике расплавов.
Настоящая статья представляет собой первый опыт применения такого подхода к изучению специфических субэффузивных образований - ультракалиевых трахириодацитов - в районе редко-метального Хангилайского рудного узла в Восточном Забайкалье. Первые результаты исследования химического состава этих пород представлены в статье (Сырицо и др., 2005). Как отмечалось ранее, их геохимическая специализация отражает контрастную обогащенность, с одной стороны, редкими литофильными элементами - Rb, Li, Cs, F, характерными для редкометаль-ных гранитов Орловского массива, с другой стороны, тугоплавкими элементами - Zr, Nb, Ta, РЗЭ, типичными для даек субщелочных базаль-тоидов рудного узла. Геохимическое родство этих пород с редкометальными гранитами, их постоянная пространственная ассоциация не только в Хангилайском рудном узле, но и в других рудных узлах Забайкалья (Шерловогорский, Шумилов-ский, Букука-Белухинский рудные узлы) и даже в других редкометальных провинциях фанерозоя (Вознесенский рудный узел в Приморье) позволяют предполагать их безусловную петрологическую взаимосвязь. Выяснение характера этой связи может быть перспективным для интерпретации условий формирования кислых редкометальных магм.
Учитывая специфический состав орловских трахириодацитов, в частности аномально высокое содержание калия, для выяснения петрогене-зиса этих пород необходимо, прежде всего, оценить состав их первичного расплава и исключить процессы наложенного метасоматоза. Для реконструкции первичного состава расплава и возможной его эволюции в ходе кристаллизации нами было предпринято изучение состава расплавных
включений в породообразующем кварце. Ниже излагаются результаты этого исследования.
ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ
Учитывая ранее опубликованные материалы о геологическом положении Хангилайского рудного узла (Бескин и др., 1994; Сырицо и др., 2001), минеральном и химическом составе трахириодацитов и трахириолитов (Сырицо и др., 2005), остановимся лишь на некоторых особенностях их строения и состава, которые были получены позднее и имеют принципиальное значение для обсуждения поставленной проблемы. На рис. 1 приведена геологическая карта, на которую вынесены контуры выходов тел трахириодацитов. Важно подчеркнуть, что эти образования характерны исключительно для ареала амазонитовых гранитов Орловского массива и не встречаются в окружении материнского Хангилайского массива и Спокойнинского сателлита. Непосредственный контакт трахириодацитов с гранитами Орловского массива не прослеживается, тем не менее отмечаются факты пересечения светлоокрашенных разновидностей трахириодацитов порфиробла-стовым гранитом с гороховидным кварцем. Более детальные геологические наблюдения показали, что тела трахидацитов и трахириолитов не являются дайками в общепринятом понимании этого слова: они не имеют четких контактов и по характеру взаимоотношений с вмещающими породами (песчано-сланцевые толщи) относятся к "телам проплавления", образующим дайкоподоб-ные тела видимой мощности 70-90 м при протяженности до 800 м. В центральных частях эти образования характеризуются всеми признаками субвулканических магматических пород: порфировой структурой с вкрапленниками калиевого полевого шпата (КПШ) и кварца, элементами флюидальной текстуры, наличием обломков пес-чано-сланцевых пород. Структура пород витро-фировая с участками слабо раскристаллизован-ного стекла. По внешнему облику выделяются две разновидности этих пород: темноокрашен-ные, почти черные, мелкоравномернозернистые с вкрапленниками светлого КПШ и светлоокрашенные тонкозернистые с овоидными вкрапленниками кварца и КПШ; между этими разновидностями прослеживаются постепенные переходы. Как будет показано ниже, исходя из петрохими-ческого состава, темноокрашенные породы соответствуют трахидациту, светлоокрашенные -трахириолиту. В темном трахидаците обнаружены округлые перлитовые выделения размером 0.08-0.1 мм, которые местами раскристаллизова-ны в микрофельзитовый кварц-полевошпатовый агрегат. Наряду с этим отмечаются характерные сферолиты КПШ размером 0.05-0.1 мм. По характеру выделения - размеру зерен, степени иди-
7
8
9
10 11
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Хангилайского рудного узла (использован материал из отчета (Кривицкий и др., 2001)).
1 - четвертичные отложения; 2 - верхнедевонские-нижнекаменноугольные гравелиты, песчаники, алевролиты; 3 -верхнерифейские песчаники и алевропелиты; 4 - раннекаменноугольные (?) субщелочные габбро (штоки Инкижин);
5 - позднеюрские граниты кукульбейского комплекса (Хангилайский интрузив); 6-9 - породы дайкового комплекса:
6 - позднепермские-раннетриасовые трахидациты и трахириолиты; 7 - позднепермские-раннетриасовые (?) диабазы; 8 - среднеюрские лампрофиры (керсантиты, спессартиты); 9 - среднеюрские долериты. 10, 11 - разрывные нарушения. Дайковые тела лампрофиров и долеритов показаны вне масштаба.
оморфизма - КПШ представлен двумя типами: крупными (
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.