ПЕТРОЛОГИЯ, 2007, том 15, № 5, с. 474-492
УДК 552.33:552.121:552.11
МИНЕРАЛЬНАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ И СОСТАВ ФЛЮИДОВ СОДАЛИТОВЫХ СИЕНИТОВ ЛОВОЗЕРСКОГО ЩЕЛОЧНОГО МАССИВА
© 2007 г. Н. И. Сук, А. Р. Котельников, А. М. Ковальский
Институт экспериментальной минералогии РАН 142432 Черноголовка, Московская обл., Россия; e-mail: sukni@iem.ac.ru Поступила в редакцию 15.06.2006 г.
С целью определения условий минералогенеза исследован ряд образцов содалитовых сиенитов из дифференцированного комплекса и частично из комплекса эвдиалитовых луявритов Ловозерского щелочного массива. С помощью микрозондового анализа изучены составы породообразующих и акцессорных минералов. По различным минеральным геотермометрам (Bt-Cpx, Amph-Cpx, Amph-Bt) оценены температуры образования клинопироксенсодержащих парагенезисов исследуемых содалитовых сиенитов. Они варьируют в диапазоне от ~990 до 595-630°С, что отражает различные стадии кристаллизации. По составам сосуществующих фаз содалита рассчитаны температуры образования содалитовых ассоциаций - 625-530°С, что хорошо согласуется с температурами, полученными по другим минеральным геотермометрам. На основе данных о составах содалитов и температурах их образования оценена минимальная концентрация солей (NaCl, Na2SO4) в минера-лообразующем флюиде: от 10-20 мас. % NaCl-экв. для двусодалитовых парагенезисов до 1.5-3 мас. % NaCl-экв. для парагенезисов, содержащих нозеан. Также оценена мольная доля серы во флюиде: 0.02 для двусодалитовых парагенезисов и 0.04-0.27 для нозеансодержащих парагенезисов.
Ловозерский щелочной массив на Кольском полуострове является одним из крупнейших расслоенных интрузивов, с которым связаны гигантские месторождения редких и радиоактивных элементов, таких как Sr, REE, Ti, Nb, Zr, Th, сконцентрированных в минералах лопарите и эвдиалите. В строении массива различными исследователями выделяются: комплекс эвдиалитовых луявритов, который слагает верхнюю часть массива и состоит из чередующихся горизонтов лейкокра-товых, мезократовых и меланократовых разностей, а также эвдиалитовых луявритов, фойяитов и уртитов; мощный дифференцированный комплекс, залегающий ниже, сложенный многократно повторяющимися трехчленными пачками фойяит-уртит-луявритов; комплекс нефелиновых, нефелин-гидросодалитовых и пойкилитовых сиенитов, сосредоточенных главным образом в краевых частях массива и, возможно, подстилающих породы дифференцированного комплекса, а также комплекс жильных щелочных пород (Ге-расимовский и др., 1966; Власов и др., 1959; Елисеев, Федоров, 1953; Буссен, Сахаров, 1967). Существуют различные точки зрения на генезис массива, особенно на происхождение его первичной расслоенности. Большинство исследователей признает магматическое образование Ловозерского массива. На основании его геологического строения выделяют ряд последовательных интрузивных фаз (Герасимовский и др., 1966; Власов
и др., 1959; Елисеев, Федоров, 1953; Буссен, Сахаров, 1967 и др.), при этом от периферии к центру более древние комплексы сменяются более молодыми. Возникновение расслоенных пород объясняется дифференциацией in situ (Елисеев, Федоров, 1953; Власов и др., 1959), последовательным внедрением щелочных расплавов разного состава (Воробьева, 1940; Чумаков, 1947), гравитационной дифференциацией и скольжением слоев различной вязкости относительно друг друга (Фей-гин, 1964; Полканов, 1954), внедрением уже расслоенной магмы (Буссен, Сахаров, 1967), ритмической кристаллизацией (Еерасимовский и др., 1966), периодически возникающими пульсами конвективного перемешивания (Когарко, 2002), скачкообразным падением давления в результате периодического приоткрывания системы путем излияния магмы и (или) выброса газов (Авдонин и др., 1998).
Выделяют два характерных процесса формирования магматических пород (Когарко, 2002): (1) с отделением летучих (и рудных) компонентов в отдельную флюидную фазу (при этом формируются месторождения в экзоконтактовой зоне массива - грейзены, скарны и др., связанные, как правило, с постмагматическими (гидротермальными) процессами); (2) без отделения летучих (при определенных физико-химических параметрах в ходе кристаллизации высокощелочных
магм возможен постепенный переход от магматического расплава к гидротермальному раствору без отделения воды в газовую фазу). При этом рудные минералы концентрируются в теле массива. На основе теоретических и экспериментальных данных (Коротаев, Кравчук, 1985) была показана возможность такого процесса, характерной чертой которого является увеличение щелочности в системе. Такая модель, вероятно, применима и для Ловозерского щелочного массива, на что указывает и геохимический режим формирования массива (Герасимовский и др., 1966; Когарко, 1977), и характерные парагенези-сы минералов (относительно низкотемпературные), устойчивые лишь при повышенной щелочности (Власов и др., 1959; Семенов, 1972; Хомяков, 1990; Котельников и др., 2005).
В пределах массива содалитовые сиениты встречаются как в виде отдельных тел, так и в виде прослоев среди пород дифференцированного комплекса и комплекса эвдиалитовых луявритов. Мы исследовали содалитовые сиениты, образцы которых были отобраны из скважин № 447 и 904, пересекающих породы дифференцированного комплекса и располагающихся соответственно в северной и южной частях массива, и из скважины 164, проходящей через породы верхней пачки комплекса эвдиалитовых луявритов. Содалитовые сиениты слагают прослои или линзы среди фойяитов, луявритов и трахитоидных луявритов и представляют собой средне- и крупнозернистые породы светло-серой окраски с массивной текстурой и пойкилитовой структурой. Содалит является одним из породообразующих минералов и встречается главным образом в виде идиоморф-ных кристаллов, часто образует скопления и сростки зерен. Остальные породообразующие минералы изученных пород представлены нефелином, полевым шпатом (альбитом, калиевым полевым шпатом), клинопироксенами (эгирином, эгирин-авгитом), щелочным амфиболом, биотитом. Среди акцессорных минералов выделяются сфен, апатит, эвдиалит, карбонаты, сульфиды железа (пирит и пирротин), титаномагнетит, ман-ганоильменит, флюорит, натролит, иногда лопа-рит.
На основе генетических взаимоотношений минералов в содалитовых пойкилитовых сиенитах Власов и др. (1959) выделяют 4 стадии кристаллизации минералов этих пород. В первую (магматически-флюидную) стадию кристаллизовались клинопироксен I, затем ранний содалит и нефелин и позднее - калиевый полевой шпат, параллельно с которым образовывались апатит, лопа-рит и сфен. Во вторую (флюидно-газообразную) стадию происходила кристаллизация клинопи-роксена II, щелочного амфибола и высокотемпературных редкометальных минералов (лампро-филлита, рамзаита, эвдиалита и др.). К третьей
(флюпдно-гпдротермальной) стадии относят кристаллизацию альбита и минералов, содержащих летучие (поздний содалит, пектолит, кан-кринит). В четвертую (гидротермальную) стадию происходили уссингитизация и натролитиза-ция пород, при этом натролит является самым поздним минералом пойкилитовых сиенитов. Такая стадийность кристаллизации отражает длительный процесс формирования этих пород, в ходе которого выделялось несколько генераций отдельных минералов (клинопироксена, содалита).
Составы минералов содалитовых сиенитов определяли на рентгеновском микроанализаторе Camebax с энергодисперсионной приставкой Link AN10000, а также на цифровом электронном сканирующем микроскопе CamScan MV2300 (VEGA TS 5130MM), оснащенном YAG детекторами вторичных и отраженных электронов и энергодисперсионным рентгеновским микроанализатором с полупроводниковым Si(Li) детектором Link INCA Energy. Результаты рентгеноспектрального микроанализа обрабатывали с помощью программы INCA Energy 200 с последующим пересчетом полученных данных с помощью пакета программ, разработанного в ИЭМ РАН.
СОСТАВЫ МИНЕРАЛОВ
В таблицах 1-6 представлены составы главных породообразующих и некоторых акцессорных минералов из содалитовых сиенитов Ловозерского массива. Более подробно изученные породообразующие минералы (пироксены, амфиболы, нефелин, полевые шпаты, содалит, биотит) рассматриваются ниже.
Клинопироксены. Клинопироксены из содалитовых сиенитов (табл. 1) представляют собой эги-рин-диопсид-геденбергитовые твердые растворы и различаются по составу. В пределах каждого образца выделяются несколько генераций. Эги-рин-авгиты представлены удлиненными кристаллами размером до 2-3 мм. Эгирины образуют более мелкие, чем эгирин-авгиты, призматические кристаллы, а также присутствуют в виде включений в нефелине. Наблюдаются срастания кристаллов клинопироксенов разных генераций без реакционных взаимоотношений между ними (рис. 1а). Иногда встречается нарастание пироксена более поздней генерации на более ранние кристаллы эгирин-авгита, а также развитие позднего пироксена по трещинкам в эгирин-авгите. При этом в обоих клинопироксенах наблюдаются неровные края (рис. 16). Резорбированность также наблюдается иногда в пироксенах ранних генераций.
Составы клинопироксенов различных генераций хорошо иллюстрируются треугольной диа-
Таблица 1. Химические составы пироксенов, щелочных амфиболов и биотитов из содалитовых сиенитов Лово-зерского щелочного массива
С-60* С-61
Компоненты Срх 1 Срх 2 Срх 1 Срх 2 Срх 3 Ашрк 1 Ашрк 2
(п = 3) (п = 1) (п = 2) (п = 3) (п = 4) (п = 8) (п = 1) (п = 5)
SiO2, мас. % 51.42 51.17 39.14 52.17 50.96 51.03 50.97 49.55
ТО2 1.78 0.75 2.64 1.35 1.56 0.52 0.79 0.81
1.54 1.24 10.93 1.57 1.60 1.17 3.49 3.74
MgO 11.37 6.31 12.58 13.35 9.33 5.81 14.46 13.82
FeO 10.56 18.14 20.90 7.30 13.00 19.14 12.33 13.89
Na2O 2.96 4.98 0.42 1.71 3.47 5.01 5.35 6.05
^ - 0.05 9.47 - - - 1.70 1.65
CaO 19.58 15.72 - 21.83 18.88 15.57 7.19 6.42
MnO 0.79 1.64 1.92 0.72 1.20 1.75 1.72 2.07
ZIO2 Не опр. Не опр. Не опр. - - - - Не опр.
F - - Не опр. - - - 2.04 Не опр.
Коэффициенты кристаллохимических формул
Si, ф.е 1.909 1.936 2.982 1.926 1.909 1.938 7.445 7.275
ТС 0.050 0.021 0.151 0.037 0.044 0.015 0.087 0.089
А1 0.067 0.055 0.982 0.068 0.071 0.052 0.601 0.647
Mg 0.629 0.356 1.429 0.735 0.521 0.329
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.