авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований

Тажеранский щелочной массив (Западное Прибайкалье) является одним

из интереснейших минералогических объектов. Несмотря на небольшую

площадь массива (~6 км2) в его пределах было обнаружено более 150

минеральных видов, причем два из них – тажеранит (Конев и др., 1969) и

азопроит (Конев и др., 1970) – являются первыми находками в мире. В 60-

70-х годах прошлого века Тажеранский массив был детально изучен А.А.

Коневым и другими сотрудниками институтов земной коры и геохимии СО АН СССР. Проведенные петрографические, минералогические и петрохимические исследования были обобщены в монографии (Конев, Самойлов, 1974). Однако следует учесть отсутствие в то время современных аппаратурных возможностей анализа минералов, что не позволило в полной мере охарактеризовать многие минеральные фазы и их ассоциации. После пересмотра возраста и природы всего ольхонского комплекса пород (Бибикова и др., 1990;

Добрецов, Буслов, 2007;

Донская и др., 2001;

Розен, Федоровский, 2001;

Федоровский и др., 1995, 2004;

Sklyarov, 2005) коллективом, включающим сотрудников ГИН РАН, ИЗК СО РАН, ИГГД РАН и ИГМ СО РАН, начались детальные структурно геологические и петрологические исследования реперных объектов, первым из которых стал Тажеранский массив. Для понимания процессов взаимодействия магматических пород массива с карбонатами, широко развитых в пределах массива, возникла необходимость в проведении детальных минералогических исследований на современном уровне.

Цель работы: реконструкция процессов метасоматоза в пределах Тажеранского массива на основании исследований составов минералов и минеральных парагенезисов метасоматических пород (щелочных метасоматитов, магнезиальных и известковых скарнов и кальцифиров), щелочных и нефелиновых сиенитов, габброидов и мраморов.

Задачи исследований 1. Определение взаимоотношений метасоматитов Тажеранского массива с вмещающими их породами при помощи комплекса структурно геологических методов исследования: геологического детального картирования и составления опорных разрезов;

2. Типизация метасоматических минеральных ассоциаций и выявление закономерностей их проявления в пределах и в ближайшем окружении Тажеранского массива по результатам структурно-геологических, минералогических и петрографических исследований;

3. Изучение особенностей состава минералов метасоматических пород методами электронной сканирующей микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа;

4. Определение закономерностей транспортировки вещества в процессе метасоматоза на основании изучения особенностей минеральных ассоциаций метасоматитов и состава слагающих их минералов;

5. Оценка физико-химических условий процессов метасоматоза в пределах Тажеранского массива с помощью термобарогеохимических методов.

Фактический материал, методы исследований и личный вклад В основу работы положен фактический материал, полученный при полевых работах 2006, 2007, 2010, 2011 гг. При участии автора были составлены геологическая карта массива Тажеран м-ба 1:10000, детальные карты м-ба 1:500 двух опорных участков, сделана фотодокументация обнажений, отобраны пробы основных типов пород (более 500). Для решения минералогических и петрографических задач использовались методы оптической микроскопии (поляризационный микроскоп OLYMPUS BX-51 с цифровой фотокамерой ColorView III), электронной сканирующей микроскопии (SEM Jeol JSM 6380LA, LEO 1430 VP и Philips XL30 с энергодисперсионными рентгеноспектральными приставками), рентгеноспектрального микроанализа (Cameca Camebax-Micro, Jeol JXA 8100 и МАР-3). Автором было изучено более 250 прозрачных шлифов и полированных пластинок, сделано более 1200 анализов минералов и более 200 изображений в обратно-рассеянных электронах. Для исследования включений минералообразующих сред были использованы методы термо и криометрии (микротермокамера Linkam THMSG-600 с диапазоном измерений температур в интервале от -196 до +600С) и метод КР спектроскопии (одноканальный КР-спектрометр Jobin Yvon Ramanor U 1000). Автором было изучено более 40 полированных пластинок метасоматических пород. Работы проводились в ИГМ СО РАН (г.Новосибирск) и частично в Геологическом институте СО РАН (г.Улан Удэ) и Силезском Университете (г.Катовице, Польша).

Научная новизна. Впервые на современном уровне проведено изучение особенностей состава метасоматических минералов в пределах и в ближайшем окружении Тажеранского массива, построены и охарактеризованы основные виды метасоматических колонок для разных типов пород. Обосновано положение об акцессорной минерализации изученных типов метасоматитов. Соискателем впервые для массива был выявлен такой редкий минерал, как цирконолит (Старикова, 2007);

впервые вне кор выветривания описан арсениосидерит, развивающийся по леллингиту (Старикова и др., 2012). Получены термобарогеохимические данные, и сделана оценка концентрации солей в скарнообразующем флюиде для диопсид-гроссуляровых кальцифиров.

Апробация работы:

Результаты исследований отражены в 14 публикациях, в том числе трех статьях в рецензируемых научных отечественных периодических изданиях, рекомендованных ВАК, а также на геологической карте Тажеранского массива, и апробированы на российских и международных конференциях, включая Всероссийское совещание «Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса: от океана к континенту» (Иркутск, 2010), Всероссийскую молодежную конференцию «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2011), Международную конференцию «Рудный потенциал щелочного, кимберлитового и карбонатитового магматизма» (Москва-Коктебель, 2010;

Москва-Судак, 2012), 34-й Международный геологический конгресс (Брисбен, Австралия, 2012), ACROFI IV (Брисбен, Австралия, 2012).

Структура работы: Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложения. Содержит 207 страниц текста. Список литературы включает 144 наименования.

В первой главе на основании анализа публикаций по проблемам метасоматоза (Коржинский, 1955, Голубев, 1971;

Поспелов, 1973;

Шабынин, 1973;

Перцев, 1977;

Иванов, 1984;

Зарайский и др., 1989;

Жариков, и др., 1998;

Frantz and Popp, 1979;

и многие другие) рассмотрены базовые понятия и основные механизмы метасоматических процессов.

Кроме того, приведены основные результаты и выводы исследователей Тажеранского массива (Конев, Самойлов, 1974 и другие). Во второй главе описаны методы и материалы исследований. Третья глава посвящена геологическому строению Тажеранского щелочного массива и краткой характеристике слагающих его пород. В главах 4-6 детально рассмотрены особенности проявления и минералогический состав трех типов метасоматических образований, распространенных в пределах и в ближайшем окружении Тажеранского массива: магнезиальных скарнов и кальцифиров, магнезиальный тип (глава 4);

известковых скарнов и диопсид-гроссуляровых кальцифиров, известковый тип (глава 5);

титанфассаитовых, нефелин-титанфассаитовых и гранат-мелилит волластонитовых пород, щелочной тип (глава 6). Приведены метасоматические колонки и составы минеральных ассоциаций, обсуждаются механизмы проявления процессов метасоматоза. Особое внимание уделено акцессорной минерализации метасоматических пород.

В заключении приведены основные выводы по проведенным исследованиям. Защищаемые положения и выводы диссертации иллюстрируются 69 рисунками и 33 таблицами.

Благодарности Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.г. м.н. А.А. Томиленко. За советы и помощь в интерпретации результатов автор признателен к.г.-м.н. С.З. Смирнову и к.г.-м.н. В.В. Шарыгину.

Также автор благодарен исследовательскому коллективу, включающему сотрудников ГИН РАН (д.г.-м.н. В.С. Федоровский), ИЗК СО РАН (член корр. РАН Е.В. Скляров, д.г.-м.н. А.М. Мазукабзов), ИГГД РАН (д.г.-м.н.

А.Б. Котов), ИГМ СО РАН (к.г.-м.н. А.В. Лавренчук и к.г.-м.н. С.А.

Каргополов) за помощь и поддержку во время полевых работ. Автор признателен к.г.-м.н. Е.Н. Нигматулиной, С.В. Канакину и к.г.-м.н. Н.С.

Карманову за оказанную помощь при исследованиях. Особую благодарность автор выражает Ю.С. Восель и к.г.-м.н. И.А. Вишневской.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты №12-05 31253, №12-05-00229-а) и ОПТЭК.

Обозначения, принятые в работе:

Фассаит – высокоглиноземистый диопсид. По современной классификации (Morimoto et al., 1988) термин считается устаревшим, однако он до сих пор используется и в российской, и в зарубежной литературе (Корниевский, Корниевский, 2007;

Simon, Grossman, 2006 и другие). Mg#=100Mg/(Mg+Fe2+), Adr - андрадит, Aln - алланит, Amp амфибол, An - анортит, Ap - апатит, Bd - бадделеит, Br - брусит, Bt биотит, Cal - кальцит, Cpx - клинопироксен, Chum - клиногумит, Di диопсид, Dol - доломит, Ep - эпидот, Fa - фаялит, Fo - форстерит, Gk гейкилит, Grt - гранат, Grs - гроссуляр, Ilm - ильменит, Kfs - калишпат, Ks - кальсилит, Ma - мариалит, Me - мейонит, Mgt - магнетит, Ne - нефелин, Or - ортоклаз, Phl - флогопит, Pl - плагиоклаз, Prv - перовскит, Qtz - кварц, Spl - шпинель, Srl - шорломит, Srp - серсентин, Tzh - тажеранит, Ttn титанит, Zrn - циркон, Zrc – цирконолит.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ Тажеранский щелочной массив расположен в пределах раннепалеозойской Ольхонской коллизионной системы (Скляров и др., 2009;

Федоровский и др., 2009). Становление массива происходило в течение длительного периода времени 450-470 млн. лет в условиях сдвигового тектогенеза (Скляров и др., 2009, Федоровский и др., 2010).

Тажеранский массив сложен щелочными и нефелиновыми сиенитами, также широко представлены дайки субщелочных габброидов. В его северной части картируется мощная толща роговиков по породам основного состава. Для южной части массива характерно присутствие большого количества тел апопериклазовых бруситовых мраморов.

Доломитсодержащие кальцитовые мраморы развиты в центральной части.

Также следует отметить полосу кальцитовых мраморов в обрамлении массива. В пределах Тажерана широким распространением пользуются метасоматические породы разнообразного минералогического состава, среди которых можно выделить 3 основных типа: магнезиальный, известковый и щелочной. Эти метасоматиты пространственно разобщены и обладают своими специфическими особенностями.

Первое защищаемое положение: Метасоматоз магнезиального типа в породах Тажеранского массива представлен главным образом последовательной сменой нефелин-диопсидовой, кальцит-шпинель форстеритовой (кальцита50 об.%), шпинель-форстерит-кальцитовой (кальцита50 об.%), форстерит-кальцитовой, брусит-кальцитовой минеральных ассоциаций. Их образование происходило при воздействии щелочных флюидов на Ca-Mg карбонатный субстрат.

Основным источником флюидов служили нефелиновые сиениты.

Метасоматические породы магнезиального типа являются наиболее распространенными и локализуются в поле развития бруситовых мраморов и нефелиновых сиенитов (рис. 1 во вкладке). По морфологии породы этого типа вслед за А.А. Коневым и В.С. Самойловым (1974) были разделены нами на контактовые и жильные. Контактовые метасоматиты представлены магнезиальными скарнами, развитыми на границе нефелиновых сиенитов и бруситовых мраморов и часто имеющими полосчатые (бурундучные) текстуры. К жильным отнесены кальцифиры, слагающие маломощные жилоподобные тела, а также серии таких тел в бруситовых мраморах зачастую в непосредственной близости к широким зонам магнезиальных скарнов.

Наиболее распространенная метасоматическая колонка контактовых магнезиальных скарнов имеет следующий вид: нефелиновый сиенит – нефелин-пироксеновый скарн – шпинель форстеритовый скарн – бруситовый мрамор (рис. 3). В некоторых случаях вместо нефелин пироксенового развит шпинель-пироксеновый скарн.

Нефелиновые сиениты, на контакте с которыми были обнаружены широкие зоны магнезиальных скарнов, относятся к трахитоидным эгирин-авгитовым сиенитам.

Рис. 3. Схема метасоматической колонки пород магнезиального типа: 1 – нефелиновый сиенит;

2 – нефелин-пироксеновый скарн;

3 – шпинель-форстеритовый скарн;

4 – шпинель форстеритовый кальцифир;

5 – форстеритовый кальцифир;

6 – бруситовый мрамор.

Породы сложены таблитчатыми зернами нефелина (Ne - 74-77 мол.%, Ks – 14.3- 14.8 мол.%, Qtz - 8-9 мол.%) и калиевого полевого шпата (Or74-94), ксеноморфными выделениями эгирин-авгита (FeOtot – 14-20 мас.%, Na2O – 2-5 мас.%, Al2O3 2-3.5 мас.%), отдельными зернами альбит-олигоклаза (An7-11) и биотита (Mg# - 35.5-45), а также акцессорными минералами:

апатитом, титанитом, титаномагнетитом, ильменитом и бадделеитом.

Приконтактовая часть нефелиновых сиенитов нередко обогащена щелочами и характеризуется практически полным отсутствием в ней темноцветных минералов. Возможным объяснением увеличения щелочей является эффект отраженной щелочности, впервые предложенный для скарнов магматического этапа Д.С. Коржинским (1955).

Нефелин-пироксеновый скарн сложен чередующимися ксеноморфными зернами нефелина и диопсида с редкими выделениями апатита, магнетита и жилками более позднего кальцита. Резкая граница между сиенитом и скарном нередко представлена маломощной (до 1-2 мм) зоной симплектитов нефелина и диопсида, постепенно переходящей в скарн.

В составе диопсидов по мере удаления от контакта в сторону мраморов наблюдается постепенное уменьшение содержаний железа FeOtot и Na2O – от 6-7 и 1 мас.% в симплектитах до 2-2.5 и 0.4 мас.% на границе со шпинель-форстеритовой зоной соответственно (рис. 2, Табл. 1 во вкладке).

Концентрации Al2O3 варьируют от 1 мас.% до 3-5 мас.% без видимой закономерности. В нефелинах доля Qtz меняется от 6.5 мол.% в симплектитовой зоне до 1.1 мол.% у границы с шпинель-форстеритовым скарном. Нередко к поздним трещинам, заполненным кальцитом, приурочены гнезда и зоны флогопита (Mg# – 92-93), образовавшегося в постмагматический этап скарнообразования по диопсиду и частично нефелину.

Шпинель-форстеритовый скарн по мощности превосходит нефелин пироксеновый в несколько раз. Он представляет собой чередующиеся зоны остаточного кальцита и мелкозернистых агрегатов идиоморфных зерен зеленой шпинели и форстерита, расположенные субпараллельно контакту. Подобная «бурундучная» полосчатость может быть объяснена моделью самоорганизации (Ortoleva, 1994;

Holness, 1997). Шпинель форстеритовые прослои часто бывают раздроблены, но, несмотря на это, обломки остаются конформными контактам и обрастают укрупненными зернами форстерита, по составу не отличимого от мелкозернистых форстеритов в агрегатах. Таким образом, в ранний этап скарнообразования происходило формирование форстерит-шпинелевых агрегатов, их дробление или брекчирование и обрастание будин или брекчий зернами форстерита. Иногда агрегаты могут быть практически полностью замещены более поздним флогопитом (Mg# - 95-96).

Шпинель относится к Al-шпинелям (Табл. 1). Ее зеленая окраска обусловлена вхождением в структуру железа, содержание которого (FeOtot) варьирует от 10.5 до 13 мас.%. Оливин представлен форстеритом (Fo91-92) (Табл. 1). Кальцит содержит примеси MgO (до 1.5 мас.%) и FeO (до 0.3 мас.%).

Бруситовый мрамор представляет собой равномерновкрапленную массивную породу, состоящую главным образом из кальцита (50-70 об.%) и брусита (30-50 об.%) с незначительной примесью доломита. В небольших количествах могут встречаться форстерит, клиногумит, серпентин и магнетит. Брусит имеет необычную изометричную форму с концентрически-зональным строением, что может объясняться образованием его при гидратации раннего периклаза. Последний в свою очередь является продуктом декарбонатизации доломита:

CaMg(CO3)2(доломит)=MgO(периклаз)+CaCO3(кальцит)+CO2.

Бруситизированные периклазовые мраморы являются типичной внешней зоной метасоматических колонок гипабиссальных фаций, возникающих на контакте интрузивных силикатных пород с доломитами (Александров, 1990 и др.).

Изученные жильные метасоматические породы магнезиального типа представлены шпинель-форстеритовыми и форстеритовыми Шпинель-форстеритовые кальцифиры кальцифирами. сложены идиоморфными зернами форстерита и шпинели, а также их мелкозернистыми агрегатами, равномерно распределенными в кальцитовом матриксе. В составах форстерита и шпинели наблюдаются значительно более низкие содержания железа, по сравнению с таковым в минералах из магнезиальных скарнов (Табл. 1). Для форстерита - FeO до 1.15 мас.%, для шпинели - FeOtot до 3.7 мас.%. Шпинель часто имеет фиолетовую окраску за счет вхождения в ее структуру четырехвалентного титана (TiO2 до 0.7 мас.%) и за счет большого количества ориентированных пластинчатых выделений красновато-коричневого гейкилита (рис. 11 а). Подобные включения были описаны в шпинелях из Адамелло (Италия), где они были интерпретированы в качестве продуктов распада высокотитанистой шпинели (Reusser et al., 2001).

Форстеритовые кальцифиры, как правило, образуют серии маломощных прослоев. Основными минералами, слагающими эти кальцифиры, являются безжелезистый форстерит и кальцит. Также может присутствовать небольшое количество брусита и клиногумита. Главный акцессорный минерал – апатит.

Как для контактовых магнезиальных скарнов, так и для жильных кальцифиров Тажеранского массива характерна необычная Ti-Zr минерализация. Считается (Коржинский, 1953, Cullers et al., 1973;

Mysen, 1979 и др.), что Ti и Zr крайне малоподвижные элементы. Изменение мобильности этих элементов может быть связано с высокой щелочностью высокотемпературных флюидов, где, как полагают многие авторы (Giere, 1986;

Rubin Jn. et al., 1993 и др.), Ti4+, Zr4+, U4+, Th4+, Nb3+, Y3+ образуют с K+ полиядерные комплексы, лигандами которых выступают F- и PO43-.

Проявление Ti-Zr минерализации и в скарнах, и в кальцифирах Тажеранского массива свидетельствует об их образовании при высоких температурах, соответствующих температурам раннего этапа скарнообразования, а также о том, что в их формировании принимали участие щелочные флюиды, имеющие единый источник - нефелиновые сиениты. Этот факт совместно с частой пространственной близостью скарнов и кальцифиров позволяет предполагать, что их образование происходило в едином процессе скарнообразования, и, вероятно, кальцифиры являются одной из внешних зон общей метасоматической колонки (рис. 3). Формирование метасоматитов происходило в магматический этап (при существовании силикатного расплава) при температурах не ниже 770°С. При этом в карбонатное вещество осуществлялся привнос K, Na, Si, Al, Fe и P, а также Ti, Zr и Nb из нефелиновых сиенитов. Источником Mg и Ca в скарнах служили карбонатные породы.

Согласно работам Д.С. Коржинского и его последователей (Коржинский, 1955;

Перцев, 1977;

Жариков и др. 1998 и другие) существует два крайних механизма переноса вещества при метасоматозе: инфильтрационный и диффузионный, а также их комбинация. Преобладающим механизмом переноса вещества в магнезиальных скарнах и кальцифирах Тажеранского массива являлась инфильтрация. Об этом свидетельствует практически полное отсутствие вариаций компонентов в минералах переменного состава (рис. 2 во вкладке). Вместе с тем в нефелин-пироксеновом скарне наблюдается снижение содержаний кремния в нефелинах и железа в диопсидах, что может указывать на некоторую роль диффузии в этом процессе.

Второе защищаемое положение: Метасоматические породы известкового типа в ближайшем окружении Тажеранского массива представлены известковыми скарнами и диопсид-гроссуляровыми кальцифирами. Метасоматическая колонка известковых скарнов состоит из последовательной смены анортит-паргасит-диопсидовой, эпидот-кальцит-диопсид-гроссуляровой и кальцит-гроссуляровой минеральных ассоциаций. В образовании диопсид-гроссуляровых кальцифиров принимали участие водные флюиды с высокими содержаниями солей (NaCl, KCl, CaCl2 и MgCl2).

Известковые скарны развиты в виде линз и округлых тел в полосе кальцитовых мраморов, являющейся частью крупной сдвиговой петли, в центре которой находится Тажеранский массив. Вероятнее всего, их образование не имело связи с магматитами массива. Процессы метасоматоза, по-видимому, проходили между блоками основных пород Бирхинского комплекса, входящих в ближайшее окружение Тажерана, и карбонатами в рамках регионального метаморфизма. Тела скарнов имеют зональное строение, насчитывающее две, максимум три зоны.

Центральная часть сложена анортит-паргасит-диопсидовым скарном с псевдопорфировой структурой, который сменяется гранат-пироксеновым скарном (рис. 4). К мраморам примыкает гранатовый скарн. Кроме основных минералов в анортит-паргасит-диопсидовом скарне встречаются зерна кальцита, апатита и мелкозернистые включения магнетита в пироксене. В составах паргасита (Mg# - 60-80) отмечаются значимые содержания K2O (1.5-2 мас.%), сравнимые с таковыми для Na2O (1.7-2. мас.%), и TiO2 (до 1.5 мас.%). Пироксены в анортит-паргасит-диопсидовой зоне представлены диопсидами (Mg# - 81-88) с содержанием Al2O3 не превышающим 4 мас.%, для гранат-пироксеновой зоны характерны более глиноземистые и железистые диопсиды (Al2O3 до 7 мас.%, Mg# - 72-85) (рис. 5, Табл. 1 во вкладке). Гранат относится к гроссуляр-андрадитовому ряду с постепенным снижением концентраций Fe2O3 от 14.5 мас.% на границе гранат-пироксенового с анортит-паргасит-диопсидовым скарном до 9 мас.% на границе гранатового скарна с мраморами (рис. 5, Табл. 1 во вкладке). В эпидоте гранат-пироксеновой зоны нередко отмечаются примесь REE (La2O3 до 1.5 мас.%, Ce2O3 до 2 мас.%, Nd2O3 до 1.1 мас.%).

Во всех зонах встречается титанит.

Состав подобных зон метасоматической колонки и особенности изменения составов породообразующих минералов характерны для развитых колонок диффузионных среднетемпературных скарнов (Жариков, 1966, Перцев, 1977).

Кроме известковых скарнов к известковому типу метасоматитов нами были отнесены гранат-диопсид кальцитовые породы, доля карбоната в которых превышает 50% (кальцифиры). Они были обнаружены на западном продолжении полосы кальцитовых мраморов. Кальцитовый матрикс кальцифиров насыщен кристаллами Рис. 4. Схема линзы известковых скарнов в мраморах: 1- анортит-паргасит-диопсидовый скарн;

2 – гранат-пироксеновый скарн;

3 – гранатовый скарн;

4 – кальцитовый мрамор.

диопсида (Mg# - 73-81), граната гроссуляр-андрадитового ряда (Grs68-81 Adr32-19) и титанита, а также их разноразмерными агрегатами. Также в породах присутствуют скаполит (Me50-61-Ma39-50), калишпат (BaO до мас.%) и более поздний кварц. Акцессорные минералы представлены цирконом и алланитом.

В зернах граната из диопсид-гроссуляровых кальцифиров были обнаружены многочисленные флюидные первичные включения с высокими концентрациями солей, содержащие твердые фазы сильвин и галит, реже ксеногенный кальцит (рис. 6). При этом суммарный объем твердых фаз составляет не менее 30% от общего объема включения. CO2 в газовой фазе методом КР-спектроскопии обнаружен не был.

Гомогенизация включений происходит в жидкую фазу в интервале температур 375 – 420С. Первым растворяется кристалл сильвина (125 150С), затем галита (350-380С), последним исчезает газовый пузырек.

Криометрические исследования показали, что интервал температур эвтектики составляет от -45С до - 55С. При температуре от -27С до 30С происходит плавление последнего кристаллика льда. Такие температуры слишком низки для системы NaCl-KCl-H2O и предполагают присутствие в растворе значительных концентраций CaCl2 или/и MgCl2 (от 10 до 23 мас.%). Опираясь на ранние экспериментальные и расчетные данные (Палкин, 1935;

Курнаков и др., 1936;

Wood, 1975;

Marcus, Soffer, 1988, 1990) была сделана приблизительная оценка концентраций солей в скарнообразующем флюиде. Для минимальных концентраций MgCl2/CaCl2: MgCl2/CaCl2 – 5.5 мас.%, KCl - 21 мас.%, NaCl – 33.7 мас.%;

для максимальных: MgCl2/CaCl2 – 12.7 мас.%, KCl – 17.1 мас.%, NaCl – 31.5 мас.%.

Таким образом, можно сказать, что температура образования диопсид-гроссуляровых кальцифиров была не ниже 420С. И в их формировании принимали участие водные флюиды с высокими содержаниями солей.

Одним из возможных источников флюидов могли быть граниты, жилы которых широко распространены именно на западной окраине массива и отражают финальный этап его эволюции.

Рис. 6. Фазовые превращения флюидного включения в гранате при низких температурах. V – газовый пузырек, L – водный раствор, Ice – лед, Syl – сильвин, H – галит, HH – гидрогалит.

Третье защищаемое положение: Высокотемпературные породы, сложенные титанфассаитовыми, нефелин-титанфассаитовыми и гранат-мелилит-волластонитовыми минеральными ассоциациями, относятся к единому щелочному типу метасоматитов Тажеранского массива. Их образование связано с взаимодействием долеритовых магм с карбонатными породами.

Титанфассаитовые и нефелин-титанфассаитовые породы слагают крутозалегающую полосу между кальцитовыми мраморами и высокотемпературными роговиками основного состава в центральной части массива (г. Мраморная). Также их разноразмерными угловатыми и округлыми включениями насыщена приконтактовая часть мраморов. В самих титанфассаитовых породах отсутствует четкая зональность, характерная для метасоматитов. Их нефелинсодержащие разности слагают шлиры неправильной формы среди безнефелиновых, и имеют с ними постепенные переходы, не обнаруживая каких-либо закономерностей в распространении.

Кроме нефелина и фассаита в породах обычно присутствует паргасит, кальцит и апатит. В некоторых телах появляется флогопит. В примыкающих к мраморам участках, а также в ксенолитах титанфассаитовых пород в мраморах нередко встречаются идиоморфные зерна мелилита, который по своему составу относится к ряду акерманит (Ca2MgSi2O7 - 30-36 мол.%) – Na-мелилит (CaNaAlSi2O7 - 50-59 мол.%) с примесью геленитового компонента (Ca2Al2SiO7 до 11 мол.%) (рис. 8, Табл. 1 во вкладке). Высокие содержания Na2O (до 6.9 мас.%) близки к максимальным значениям, отмеченным как для природных (Wiedenmann et al., 2009, 2010), так и для искусственных мелилитов (Yoder H.S., 1973).

Мелилиты с подобными составами относятся к алюмоакерманитам. Для титанфассаитовых и нефелинтитанфассаитовых пород характерно повсеместное проявление постмагматических метасоматических наложений, выражающихся в появлении граната гроссуляр-андрадитового ряда (Grs от 60 до 85 мол.%) с варьирующими содержаниями TiO2 (от 0 до 1.5 мас.%), второй генерации пироксена (диопсид, Mg# – 89-91.5) и нефелина. В составах пироксенов первой генерации (фассаитов) отмечаются значительные примеси Al2O3 (от 5 до 12 мас.%) и TiO2 (1- мас.%). Для FeOtot отмечаются сильные вариации значений (от 6 до мас.%).

Титанфассаитовые породы не имеют пространственной связи с магматическим источником и ранее интерпретировались как метасоматиты по контактирующим с мраморами роговикам основного состава под воздействием сиенитовой магмы. Однако резкий прямой контакт между ними и роговиками противоречит гипотезе о биметасоматозе. В одном из участков титанфассаитовых пород нами была обнаружена зона с реликтовой офитовой текстурой (рис. 7 во вкладке). В этой зоне наблюдается постепенный переход от пород, содержащих сохранившиеся лейсты плагиоклаза, до титанфассаитовых пород с обособлениями идиоморфных зерен нефелина. В центральной части зоны крупные лейсты сложены плагиоклазом (An78-85), частично замещенным нефелином. Мафические минералы представлены оливином (Fa55-60), клинопироксеном диопсид-геденбергитового ряда (Mg# - 56-63), амфиболом и биотитом. К краевым частям плагиоклаз полностью исчезает, но видны реликты лейст, полностью сложенные агрегатами нефелина. Этот переход позволяет предполагать метасоматическую проработку ранее существующих долеритов, относящихся к Бирхинскому комплексу (500 млн. лет), с нефелинизацией плагиоклаза и высокотемпературной перекристаллизацией первичных темноцветов.

Гранат-мелилит-волластонитовые метасоматиты по общепринятой классифирации должны быть отнесены к высокотемпературным известковым скарнам магматической стадии. Однако для Тажеранского массива целесообразнее оставить их в одной группе с титанфассаитовыми породами по двум причинам: 1) их частая пространственная приуроченность к титанфассаитовым породам;

2) повышенное содержание щелочей в породообразующих минералах, нехарактерное для подобных скарновых образований. Основными слагающими гранат-мелилит волластонитовые породы минералами являются мелилит, гранат, волластонит и кальцит. В подчиненном количестве встречаются минералы ряда монтичеллит-кирштейнит, куспидин, диопсид, графит и более поздний нефелин. Из рудных минералов обычны перовскит и сульфиды.

Для пород характерно наличие большого количества кайм и симплектитовых структур, в составы которых практически всегда входит гранат. Гранат по химическому составу относится к гроссуляр андрадитовому ряду. Для него характерно зональное строение: более ранняя генерация обогащена TiO2 (до 4.5 мас.%) и Al2O3 (до 19.3 мас.%), в то время как более поздняя обогащена Fe2O3tot (до 19 мас.%) (рис. 9 во вкладке). Мелилиты из гранат-мелилит-волластонитовых пород схожи по составу с таковыми из титанфассаитовых пород и относятся к ряду акерманит (Ak 40-60 мол.%) – Na-мелилит (Na-Ml 35-45 мол.%) (рис. 8 во вкладке). Отличие заключается в практически полном отсутствии геленитового компонента (менее 1 мол.%) и повышенном содержании FeOtot (1.5-2.5 мас.%). Волластонит образует идиоморфные зерна и не содержит заметных примесей. Минералы ряда монтичеллит-кирштейнит являются одними из наиболее поздних образований и чаще всего представлены симплектитовыми срастаниями с безтитановым гранатом.

Составы всех исследованных нами минералов этого ряда попадают в область железистых монтичеллитов с магнезиальным номером, снижающимся до 50%. Кирштейнит (CaFeSiO4) как таковой нами обнаружен не был, однако ранее он был описан А.А. Коневым и В.С.

Самойловым (1974) в схожих породах массива. Это весьма редкий минерал, встречающийся в метеоритах, техногенных парабазальтах и щелочных породах основного состава. В скарнах помимо Тажеранского массива отмечен не был.

Сходство составов мелилитов из титанфассаитовых и гранат-мелилит волластонитовых пород, а также их пространственная близость дает основание предполагать наличие генетической связи между этими породами. Еще одним фактом в пользу данного предположения послужила находка гранат-монтичеллитовых симплектитов в одном из ксенолитов титанфассаитовых пород в мраморах. Состав монтичеллита из ксенолита также отличается высокими содержаниями FeO (14-14.5 мас.%).

Можно предположить, что гранат-мелилит-волластонитовые породы также являются высокотемпературными метасоматитами, образовавшимися при взаимодействии долеритовой магмы и карбонатов, при этом значительно расширяется поле составов минералов метасоматического генезиса.

При давлении менее 1 кбар, определенного для массива ранее А.А.

Коневым и В.С. Самойловым (1974), температурный интервал образования щелочных метасоматитов соответствует мелилит монтичеллитовой фации известковых скарнов и составляет 700-850С (Жариков и др., 1998).

Четвертое защищаемое положение: Каждый тип метасоматических пород характеризуется специфической акцессорной минерализацией:

в магнезиальных скарнах и кальцифирах отмечается Ti-Zr минерализация (тажеранит, кальциртит, цирконолит, бадделеит);

для диопсид-гроссуляровых кальцифиров отмечается редкоземельная (алланит) и циркониевая (циркон);

для щелочных метасоматитов характерна арсенидная (леллингит, вестервелдит, никелин и замещающий их арсениосидерит) и сульфидная (пирротин, троилит, пентландит, халькопирит и джерфишерит) специализация.

В магнезиальных скарнах и кальцифирах широко проявлена Ti-Zr минерализация, главными минералами которой являются тажеранит Ca2Zr5Ti2O16 (кубический), кальциртит Ca2Zr5Ti2O16 (тетрагональный), цирконолит CaZrTi2O7, бадделеит ZrO2 и перовскит CaTiO3 (рис. 11).

Бадделеит встречается в виде округлых мелких зерен в силикатных минералах, в тажераните и в перовските, редко в кальците. В его составе отмечаются примеси HfO2 (до 1.3 мас.%), TiO2 (до 0.5 мас.%) и FeO (до 0. мас.%) (Табл. 2). Тажераниты образуют идиоморфные округлые зерна в кальцифирах и ксеноморфные – в магнезиальных скарнах. Тажераниты из кальцифиров содержат до 1.5 мас.% HfO2 и практически не содержат Nb2O5 (0.08 мас.%), тогда как в тажеранитах из магнезиальных скарнов концентрации HfO2 не превышают 0.9 мас.%, а содержания Nb2O достигают 2.4 мас.%. Состав цирконолита характеризуется значительными примесями UO2 и ThO2 (до 4 мас.%), повышенными концентрациями редкоземельных элементов (REE2O3 до 0.7 мас.%) и Nb2O5 (до 3.5 мас.%).

В перовскитах из кальцифиров наблюдаются примеси ZrO2 (до 0.2 мас.%) и Al2O3 (до 0.2 мас.%). В магнезиальных скарнах этот минерал содержит примеси Nb2O5 (до 1 мас.%), Na2O (до 1.1 мас.%), UO2 (до 0.5 мас.%), ThO (до 0.4 мас.%) и REE2O3 (до 4.5 мас.%). Таким образом, для практически всех исследованных нами Ti-Zr минералов прослеживаются схожие закономерности: минералы из магнезиальных скарнов характеризуются повышенными концентрациями FeO, Nb2O5, UO2, ThO2 и REE2O3;

минералы из кальцифиров обладают повышенными содержаниями MgO, HfO2 и MnO.

Акцессорная минерализация в диопсид-гроссуляровых кальцифирах представлена, главным образом, цирконом и алланитом. Распределение циркона в породе относительно равномерное, в то время как алланит имеет «пятнистое» распространение, образуя скопления на небольших участках. Циркон в силикатных агрегатах присутствует в виде включений в гранате, нередко в виде скоплений зерен. Наиболее характерны выделения циркона на границах силикатных минералов с кальцитом.

Значимых количеств каких-либо примесей в составе циркона не обнаружено. Алланит встречается в виде отдельных относительно крупных кристаллов (до 50 мкм) в кальците с хорошо выраженной зональностью (рис. 7 б).

Вариации суммарных содержаний REE в Рис. 11. Проявление минералов Ti и Zr в метасоматических породах магнезиального типа:

(а) шпинель с обильными включениями пластинок гейкилита из шпинель-форстеритового кальцифира (в проходящем свете);

(б) метакристалл цирконолита из магнезиального скарна (в обратно-рассеянных электронах);

(в) перовскит со включением гейкилита из шпинель-форстеритового кальцифира (в проходящем свете);

(г) тажеранит с включениями зерен бадделеита из магнезиального скарна (в обратно-рассеянных электронах).

алланитах весьма высоки: от 6 до 20 мас.%. Наиболее значительны содержания Ce2O3 (до 11 мас.%) и La2O3 (до 8 мас.%).

В щелочных метасоматитах проявлена арсенидная (леллингит, вестервелдит, никелин) и сульфидная (пирротин, халькопирит, пентландит, троилит и сложные сульфиды калия (Sharygin, Starikova, 2010)) минерализация. Леллингит (FeAs2) образует идиоморфные, ограненные зерна размером до 0.6 мм и характеризуется высокими содержаниями Co (3-6 мас.%), Ni (4-6 мас.%) (рис. 10, Табл. 3 во вкладке) и низкой концентрацией S (0.3-0.4 мас.%). Нередко по леллингиту развивается арсениосидерит в виде тонкозернистых агрегатов или тонких пластинок, частично или полностью замещая его. Вестервелдит ((Fe,Ni,Co)As) распространен намного меньше, чем леллингит и не был встречен в ассоциации с последним, хотя нередко образует срастания с никелином. Химический состав вестервелдитов достаточно постоянен: Fe – 24-28 мас.%, Ni – 12.5-14 мас.%, Со – 2-6 мас.%. Примеси Sb (до 0. мас.%) и S (до 0.2 мас.%) крайне незначительны. Никелин (NiAs) обнаружен в ассоциации как с леллингитом, так и с вестервелдитом. В составе никелина могут присутствовать значимые содержания Fe (до мас.%), Со (до 3 мас.%) и Sb (до 3.5 мас.%).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ходе исследований были детально охарактеризованы три типа метасоматических образований (магнезиальный, известковый и щелочной). Все три типа пространственно разобщены и обладают разными специфическими особенностями.

Метасоматиты магнезиального типа локализованы в южной части массива, их образование происходило при взаимодействии нефелиновых сиенитов и Ca-Mg карбонатных пород. Метасоматическая колонка этого типа, как правило, имеет следующий вид: нефелиновый сиенит / нефелин пироксеновый скарн / шпинель-форстеритовый скарн / шпинель форстеритовый кальцифир / форстеритовый кальцифир / бруситовый мрамор. Основным механизмом переноса вещества при метасоматозе служила инфильтрация.

Известковые скарны не имеют прямой связи с Тажеранским массивом и развиты в полосе кальцитовых мраморов в его обрамлении в виде отдельных округлых или линзовидных тел. Для скарнов характерна развитая диффузионная метасоматическая колонка, включающая пироксен-плагиоклаз-паргаситовый скарн, гранат-пироксеновый скарн и гранатовый скарн. В образовании диопсид-гроссуляровых кальцифиров принимали участие водные флюиды с высокими содержаниями солей:

NaCl – 33.7-31.5 мас.%, KCl – 21-17.1 мас.%, CaCl2 и MgCl2 – 5.5-12. мас.%.

Щелочные метасоматиты развиты в центральной части массива. Их образование связано с взаимодействием долеритовых магм и карбонатного материала, которое происходило при высоких температурах 750-850°C. Щелочные метасоматиты представлены титанфассаитовыми, нефелин-титанфассаитовыми и гранат-мелилит-волластонитовыми породами.

Для изученных типов метасоматитов характерны не только различные парагенезисы породообразующих минералов, но и свои специфические акцессории. В магнезиальных скарнах проявлена Ti-Zr минерализация (тажеранит, кальциртит, цирконолит, бадделеит, перовскит, гейкилит). В известковых скарнах встречаются циркон и алланит. Для щелочных метасоматитов наиболее характерны арсениды (леллингит, вестервелдит, никелин) и сульфиды (пирротин, троилит, халькопирит, джерфишерит).

Список опубликованных работ по теме диссертации:

Статьи:

1. Скляров Е.В., Федоровский В.С., Котов А.Б., Лавренчук А.В., Мазукабзов А.М., Старикова А.Е. Инъекционные карбонатные и силикатно-карбонатные комплексы в коллизионных системах (свидетельства из Западного Прибайкалья, Россия) // Геотектоника, 2013, т.47, № 3, с. 58-77.

2. Старикова А.Е., Канакин С.В., Скляров Е.В. Арсениосидерит в метасоматитах Тажеранского массива (Западное Прибайкалье) // Записки РМО, 2012, № 4, с. 96-106.

3. Скляров Е.В., Федоровский В.С., Котов А.Б., Лавренчук А.В., Мазукабзов А.М., Левицкий В.И., Сальникова Е.Б., Старикова А.Е., Яковлева С.З., Анисимова И.В., Федосеенко А.М. Карбонатиты в коллизионных обстановках и квазикарбонатиты Ольхонской коллизионной системы // Геология и геофизика, 2009, т. 50, № 12, с. 1405-1423.

4. Старикова А.Е. Ti-Zr акцессорная минерализация в кальцифирах Тажеранского массива (Западное Прибайкалье) // Щелочной магматизм, его источники и плюмы. Иркутск, Изд-во ИГ СО РАН, 2007, с. 223-236.

Карта:

1. Федоровский В.С., Скляров Е.В., Мазукабзов А.М., Котов А.Б., Каргополов С.А., Лавренчук А.В., Старикова А.Е. Геологическая карта массива Тажеран м-ба 1:10000.М.: Изд-во Группа компаний A1 TIS, 2009.

Тезисы и материалы конференций/совещаний:

1. Скляров Е.В., Старикова А.Е., Канакин С.В., Лавренчук А.В. Пироксениты Тажеранского массива (Западное Прибайкалье): минералогия и генезис // Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и их минерагения. М-лы IV конференции, Улан-Удэ, Экос, 2012, с. 151-154.

2. Старикова А.Е., Скляров Е.В., Канакин С.В. Арсениосидерит в скарноидах Тажеранского массива (Западное Прибайкалье) // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса: от океана к континенту (м лы совещания). Иркутск, Изд-во ИГ СО РАН, 2010, вып. 8, т. 2, с. 101-103.

3. Старикова А.Е. Механизмы образования кальцифиров Тажеранского массива (Западное Прибайкалье) // Электронный сборник тезисов Пятой Сибирской конференции молодых учёных по наукам о Земле, минералогия, 2010.

4. Старикова А.Е. Строение и состав магнезиальных скарнов Тажеранского массива (Западное Прибайкалье) // м-лы XXIV Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика», 2011, с. 123-124.

5. Старикова А.Е. Минералы группы мелилита из пород Тажеранского щелочного массива (Западное Прибайкалье) // XXIX Международная конференция «Рудный потенциал щелочного, кимберлитового и карбонатитового магматизма».

Школа «Щелочной магматизм Земли», 2012, с.142-144.

6. Sharygin V.V., Starikova A. Ye. Sulfide associations in garnet-melilite wollastonite skarns of the Tazheran alkaline massif, Baikal region // XXVII International conference, school "Geochemistry of alkaline rocks"

Abstract

Volume, Moscow Koktebel', Russia-Ukraine, 2010, p. 164-165.

7. Starikova A.E. A melilite-bearing calcic skarn, the Tazheran massif, Western Baikal area, Russia // 6th ISECGSC Abstracts Volume, Novosibirsk, 2012, p. 109.

8. Starikova A.E. Fluid inclusions in garnet of calcic skarns, the Tazheran massif (western Baikal area, Russia) // ACROFI IV Abstracts Volume, Brisbane, 2012, p. 79 80.

9. Starikova A.E. A melilite-bearing high-temperature calcic skarn, the Tazheran massif, Western Baikal area, Russia // 34th IGC Abstract CD ROM, 2012.



 














 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.