МИНЕРАЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ КВАРЦ-ТУРМАЛИНОВЫХ ШЛИРОВ В ГРАНИТАХ ПРИМОРСКОГО КОМПЛЕКСА (ЗАПАДНОЕ ПРИБАЙКАЛЬЕ)
Базарова Е.П., Савельева В.Б.
Институт земной коры СО РАН, г. Иркутск, e-mail: bazarova@crust.irk.ru
В настоящее время доказано, что бор, наряду с другими летучими компонентами, играет важную роль в процессах гранитообразования [Перетяжко, 2000 и др.] Главным минералом-концентратором бора в гранитах и гранитных пегматитах является турмалин, его присутствие в этих породах является показателем повышенной концентрации В в кислом расплаве. Однако турмалин, в общем случае, характерен только для пересыщенных глиноземом гранитов и обычно отсутствует в умеренно- и низкоглиноземистых гранитах, к каковым относятся, в частности, граниты рапакиви. Для последних важнейшей особенностью является обогащенность F, что находит отражение в генетической связи с рапакиви-гранитными комплексами топазовых грейзенов, малых интрузий литий-фтористых гранитов или даек онгонитов. Турмалин в породах рапакиви-гранитных комплексов отмечается редко, хотя, как показано Л.В.Таусоном с коллегами [Таусон и др., 1982], гранитам рапакиви и рапакивиподобным нередко присущи вышекларковые содержания бора.
В гранитах турмалин может встречаться в виде прожилков, зерен, жил, а также овальных обосблений, которые носят разные названия – шлиры, орбикулы, нодулы и пятна. Обособления кварц-турмалинового состава описываются в гранитах и осадочных породах Южной Африки, в гранитах, ассоциирующих с Sn-W минерализацией на юге Англии, в гранитах и аплитах Германии и Италии, в лейкогранитах Чехословакии, ассоциирующих с пегматитами и грейзенами, в порфиритовых биотитовых гранитах с Sn минерализацией в Малайзии и в Тасмании, а также в лейкогранитах батолита Сигул в Канаде. Шлиры являются индикаторами потенциального Sn оруденения, особенно если в их составе наблюдаются аномальные концентрации олова.
Нами кварц-турмалиновые обособления (шлиры) изучены в породах Трехголового массива, входящего в состав раннепротерозойского приморского комплекса рапакивиподобных гранитов. Постколлизионный приморский комплекс гранитов рапакиви входит в состав Южно-Сибирского магматического пояса и слагает хребет Приморский и южную часть Байкальского хребта в Иркутской области. Граниты прорывают породы сарминской серии раннего протерозоя и приурочены к границе Сибирского кратона и раннепалеозойского складчатого обрамления.
В составе приморского комплекса выделяются две интрузивные фазы, первая из которых представлена порфировидными роговообманково-биотитовыми и биотитовыми гранитами (рапакиви), крупнозернистыми и среднезернистыми биотитовыми гранитами и лейкократовыми гранитами с гранофировой структурой основной массы, а вторая – средне-мелкозернистыми биотитовыми гранитами, гранит-порфирами и аплитами. Породы комплекса представлены высококалиевыми (Na2O/K2O=0,4–0,8) и высокожелезистыми (FeO*/(FeO*+MgO)>0,8) преимущественно биотитовыми, менее распространенными биотит-амфиболовыми гранитоидами известково-щелочной серии. Граниты относятся к восстановленному типу и характеризуются отсутствием магнетита в породах главной фазы при устойчивости ильменита. Для наименее дифференцированных разностей (наиболее основных) комплекса характерны высокие содержания F, Ba, Pb, Zr, РЗЭ, Th, Zn, Cu, Sc, Sn и Be. Содержание В в отдельных разновидностях гранитов приморского комплекса по [Таусон и др., 1982] составляет, в среднем, от 22 до 35 г/т.
Трехголовый массив сложен преимуществено равномернозернистыми, реже слабо порфировидными биотитовыми лейкократовыми гранитами, в центральной части среднезернистыми до крупнозернистых, а в краевой и апикальной частях мелкозернистыми гранитами и гранит-порфирами с вкрапленниками кварца. Граниты интрудируют породы иликтинской свиты, метаморфизованные в условиях зеленосланцевой фации. По сравнению с гранитами других массивов граниты Трехголового массива отличаются наиболее высокими кремнекислотностью, железистостью, высоким коэффициентом агпаитности (Кагп=0.87 и 0.89 для гранитов первой и второй фазы, соответственно) и содержаниями Rb (до 650 г/т), F (до 0,66%), Li (до 80 г/т), Sn (до 20 г/т), Cs (до 27 г/т), Th (до 110 г/т), Nb (до 35 г/т), Y (до 100 г/т). Для гранитов характерны очень низкие содержания Sr, Ba, пониженные Zr, наличие на спектрах РЗЭ глубокого Eu- минимума, что позволяет рассматривать их как продукты кристаллизации глубоко дифференцированного расплава. Геохимическими особенностями гранитов являются повышенные, относительно кларков для малокальциевых гранитов, содержания Sn, As, Ga, Pb, Th, U, Ni и Cu при пониженном Zn (табл. 1). С альбитизированными и грейзенизированными гранитами второй фазы связаны проявления редкометалльной (Sn, Nb, Y, Bi) минерализации.
Обособления кварц-турмалинового состава распространены в гранитах в верховьях р. Ср. Иликты. Величина шлиров достигает 10-12 см в длину и 5-8 см в поперечнике. Шлиры иногда окружены ореолом осветленной породы мощностью до 2 см. Центральная часть шлиров сложена кварцем и турмалином, иногда с флюоритом, тогда, как в краевой части, присутствуют альбит и реликты калиевого полевого шпата, замещаемого турмалином.
Исследование шлиров выполнено на сканирующем электронном микроскопе в ГИН СО РАН (аналитик С.В.Канакин). Турмалин представлен железистой разновидностью с отношением Fe/(Fe+Mg) за редкими исключениями 0.95-1.0, содержанием CaO <0.3% и TiO2 до 0.78%. Отмечается присутствие F в количестве 1.2-1.6%. Зональность выражена слабо и проявлена в росте от центра зерен к краям содержаний Na и Fe и снижении Al.
В виде редких зерен среди турмалина в кварц-турмалиновых шлирах отмечаются железистый мусковит (FeO=3.9-7.6%), а в виде включений в турмалине хлоритизированный биотит. Кроме перечисленных выше минералов, в шлирах обнаружены циркон, лимонит, ильменит, рутил, плагиоклаз, сидерит, бастнезит, монацит и ксенотим.
Флюорит встречается в виде ксеноморфных зерен среди кварца, развивается, подобно турмалину, по полевому шпату, образует включения и выполняет трещинки в турмалине. Ильменит и рутил в виде отдельных зерен и сростков друг с другом образуют вкючения в полевом шпате и кварце. В шлирах наблюдалось замещение Nb- и Sn-содержащего рутила (Nb2O5=5.4%, SnO2=0.75%) ильменитом (MnO=0.84%, V2O3=0.68%). Во вмещающих гранитах в осветленной зоне на контакте со шлиром отмечены обратные взаимоотношения рутила и ильменита: здесь зерно ильменита замещается по краю рутилом. Лимонит и сидерит образуют вростки в зернах кварца.
Наиболее распространенными акцессорными минералами в составе шлиров являются циркон, фосфаты и фтор-карбонаты РЗЭ – монацит-(Се), бастнезит-(Се) и ксенотим-(Y).
Циркон встречается в виде включений в кварце и турмалине и характеризуется отношением ZrO2/HfO2=32-39. Нередко зерна циркона как в шлирах, так и в гранитах на контакте со шлирами имеют корродированную («изъеденную») форму, имеют низкие суммы оксидов в анализах; для этих зерен характерно также присутствие в анализах F. Проявленное также замещение циркона по краям ксенотимом указывает на неустойчивость циркона в водном богатом F и фосфором флюиде. Монацит-(Се) встречается в кварц-турмалиновых шлирах в виде мелких включений в кварце вместе с цирконом. Бастнезит-(Се) в основном находится в ассоциации с флюоритом, образуя в последнем мелкие включения; в свою очередь флюорит с бастнезитом могут образовывать включения в турмалине. Наблюдаются также мелкие включения бастнезита в кварце. Бастнезит содержит примеси Y2O3 до 2.7% и ThO2 до 5.6%. Ксенотим-(Y) обнаружен в виде секущих прожилков в турмалине и каемок вокруг зерен циркона, т.е. является наиболее поздним редкоземельным минералом.
Граниты, содержащие мелкие обособления кварц-турмалинового состава, содержат повышенные количества Fe2O3 и MgO и пониженные оксидов щелочей, кальция и фосфора. Собственно кварц-турмалиновые шлиры по сравнению с вмещающими гранитами характеризуются высокими суммарными содержаниями оксидов железа при значительном преобладании окисного железа над закисным (табл.), низким содержанием оксидов щелочей
Таблица
Химический состав гранитов и кварц-турмалиновых шлиров
Компоненты
|
1(12)
|
2 (2)
|
3 (3)
|
4 (5)
|
5 (4)
|
SiO2
|
78.42
|
78.49
|
75.95
|
77.18
|
76.70
|
TiO2
|
0.12
|
0.12
|
0.13
|
0.15
|
0.13
|
Al2O3
|
10.65
|
10.38
|
10.91
|
11.15
|
11.31
|
Fe2O3
|
0.19
|
2.49
|
5.38
|
0.29
|
2.25
|
FeO
|
1.60
|
1.67
|
2.04
|
1.68
|
1.42
|
MnO
|
<0.01
|
0.01
|
0.02
|
0.01
|
0.01
|
MgO
|
0.12
|
0.16
|
0.23
|
0.10
|
0.14
|
CaO
|
0.39
|
0.22
|
0.25
|
0.39
|
0.19
|
Na2O
|
2.59
|
1.81
|
0.79
|
2.77
|
2.18
|
K2O
|
5.09
|
3.33
|
0.88
|
5.35
|
3.75
|
P2O5
|
0.04
|
0.02
|
0.01
|
0.03
|
0.02
|
H2O-
|
0.09
|
0.06
|
0.05
|
0.10
|
0.08
|
П.п.п.
|
0.57
|
0.36
|
0.38
|
0.57
|
0.39
|
B2O3
|
-
|
1.21
|
2.63
|
-
|
1.06
|
F
|
0.20
|
0.19
|
0.47
|
0.18
|
0.23
|
-O2(F)
|
0.08
|
0.08
|
0.20
|
0.08
|
0.10
|
Сумма
|
|
100.44
|
99.92
|
99.87
|
99.76
|
A/CNK
|
1.02
|
1.49
|
4.50
|
1.01
|
1.60
|
Кагп
|
0.92
|
0.63
|
0.20
|
0.93
|
0.68
|
K2O/Na2O
|
2.0
|
1.8
|
1.1
|
1.9
|
1.7
|
f
|
94
|
96
|
97
|
95
|
96
|
Fe2O3/FeO
|
0.12
|
1.5
|
2.6
|
0.17
|
1.6
|
Li
|
50
|
13
|
20
|
50
|
19
|
Rb
|
506
|
217
|
88
|
462
|
310
|
Cs
|
13
|
Не об.
|
Не об.
|
11
|
Не об.
|
Sr
|
9
|
7.8
|
5.9
|
17
|
7.7
|
Ba
|
64
|
67
|
17
|
140
|
72
|
La
|
68
|
38
|
36
|
86
|
56
|
Ce
|
125
|
65
|
69
|
156
|
129
|
Nd
|
38
|
19
|
17
|
45
|
24
|
Y
|
43
|
26
|
30
|
37
|
31
|
Zr
|
136
|
130
|
120
|
154
|
160
|
Nb
|
22
|
13
|
7
|
20
|
14
|
Th
|
69
|
45
|
57
|
61
|
62
|
U
|
15
|
5
|
6
|
9
|
8
|
Mo
|
<3–5
|
≤3
|
10
|
<3
|
≤3
|
Ga
|
26
|
31
|
49
|
26
|
33
|
As
|
11
|
7
|
31
|
19
|
81
|
Sn
|
13
|
9
|
24
|
11
|
10
|
Pb
|
30
|
15
|
15
|
38
|
16
|
Zn
|
19
|
46
|
95
|
20
|
42
|
Be
|
1.1
|
2.1
|
3.7
|
1.2
|
8
|
Co
|
2.3
|
3.2
|
5.7
|
<2
|
3.6
|
Ni
|
9.3
|
17
|
15
|
9
|
11
|
Sc
|
3.4
|
6
|
12
|
3
|
5.3
|
V
|
3.5
|
4
|
4
|
4.4
|
5
|
Cu
|
15
|
24
|
29
|
14
|
22
|
Cl
|
107
|
110
|
130
|
124
|
138
|
1 – граниты среднезернистые и средне-крупнозернистые без турмалина, 2 – турмалинсодержащие граниты, 3 – кварц-турмалиновые шлиры, 4 – мелкозернистые граниты без турмалина, 5 – турмалинсодержащие мелкозернистые граниты. В скобках – число проб. Анализы выполнены в ИЗК СО РАН: Li, Rb, Cs – фотометрия пламени, Be – спектральный, остальные – рентгенофлуоресцентный. F = 100(Fe2O3+FeO)/(Fe2O3+FeO+MgO).
при практически неизменном, по сравнению с гранитами, содержании Al2O3, и пониженным отношением K2O/Na2O. Для турмалинизированных гранитов и турмалиновых шлиров характерны также пониженные, по сравнению с гранитами, содержания Li, Rb, Cs, Sr, Ba, Pb, легких и средних РЗЭ, Nb, Y, Та и U, но повышенные – Zn, Cu, As, Sn, Ga, Co, Ni, Sc, Мо и Ве. По данным высокотемпературной газовой хроматографии в кварц-турмалиновых шлирах суммарное содержание флюидных компонентов (Н2О, СО2, СО и Н2) возрастает в среднем в 1.5 раза. Содержание В2О3 в кварц-турмалиновых шлирах составляет 2.39-2.97%, F – 0.30-0.74%.
На сегодняшний момент в литературе существует две точки зрения на механизм формирования кварц-турмалиновых шлиров. Шлиры рассматриваются, как результат постмагматического замещения, связанного с гидротермальным изменением закристаллизовавшихся гранитов, или же, как результат проявления жидкостной несмесимости в остаточных расплавах, обогащенных летучими компонентами [Trumbull et al., 2008]. Форма кварц-турмалиновых обособлений в Трехгловом массиве, их беспорядочное распределение в гранитах, приуроченность к апикальной части относительно малоглубинного массива, отсутствие связи с зонами катаклаза позволяют предполагать, что образование шлиров происходило по второму варианту. Умеренная глиноземистость расплава благоприятствовала накоплению бора вместе с другими летучими компонентами и щелочами в остаточном глубоко дифференцированном расплаве, из которого кристаллизовались граниты Трехголового массива. Это могло привести к обособлению среди алюмосиликатного расплава капель расплава, обогащенного водой, B, F, Na и Fe, обладавшего пониженнной вязкостью и в силу этого способного просачиваться в апикальную часть массива сквозь частично закристаллизовавшийся алюмосиликатный расплав, что находит подтверждение в экспериментальных работах [Veksler, Thomas, 2002] Присутствие в составе шлиров минералов, богатых водой, бором, фтором, фторкарбонатов и фосфатов показывают, что помимо воды, бора и фтора, в каплях обособившегося расплава накапливались и другие летучие компоненты, в частности, углекислота и фосфор. В апикальной части массива, по-видимому, происходило слипание капель и образование турмалина за счет ранее закристаллизовавшихся полевых шпатов. При этом геохимические особенности кварц-турмалиновых шлиров указывают на преимущественное концентрирование каплями богатого бором расплава по сравнению с алюмосиликатным расплавом халькофильных и сидерофильных элементов.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект № 10–05–00289–а.
Литература
Перетяжко И.С., Прокофьев В.Ю., Загорский В.Е., Смирнов С.З. Борные кислоты в процессах пегматитового и гидротермального минералообразования: петрологические следствия открытия сассолина (Н3ВО3) во флюидных включениях // Петрология. 2008. Т. 8. № 3. С. 241-266.
Таусон Л.В., Петрова З.И., Собаченко В.Н., Левицкий В.И., Левковский Р.З., Дагелайская И.Н., Рехвиашвили О.И. Геохимический тип гранитов рапакиви // Доклады АН СССР. 1982. Т. 265. № 3. С. 721-726.
Trumbull R.B., Krienitz M.-S., Gottesmann B, Wiedenbeck M. Chemical and boron-isotope variations in tourmalines from an S-type granite and its source rocks: the Erongo granite and tourmalinites in the Damara Belt, Namibia // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2008. V. 155. P.1-18.
Veksler I.V., Thomas R. An experimental study of B-, P- and F-rich synthetic granite pegmatite at 0.1 and 0.2 Gpa // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2002. V. 143. P. 673-683.2>3>
Достарыңызбен бөлісу: |