2011

Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Эволюция остаточного расплава в сиенитах Азовского рудоносного штока (по данным изучения флюидных включений)

Кульчицкая А.А., Черныш Д.С.

Институт геохимии, минералогии и рудообразования им. Н.П. Семененко НАН, Киев, Украина; kulchec@igmof.gov.ua

Кристаллы анортоклаз-микропертита содержат два типа первичных и четыре типа диагенетических включений. Последние образовались в диагенетическую стадию вследствие сегрегации примесей внутри минерала-хозяина. Включения свидетельствуют об увеличении  потенциала кислорода и содержания воды в остаточном расплаве.

Вступление. Азовский шток в Восточном Приазовье известен тем, что в его пределах расположено месторождение богатых цирконий-редкоземельных руд (Меlnikоv еt аl. 2000). Сложен шток двумя разновидностями однополевошпатовых (гиперсольвусных) сиенитов пегматоидного вида – меланократовыми во внешней зоне и лейкократовыми во внутренней. Главные минералы внешней зоны – высокожелезистый амфибол (гастингсит) и щелочной  полевой шпат, второстепенные – фаялит, геденбергит, аннит, флюорит, кварц. Во внутренней зоне доминирует щелочной полевой шпат (до 95%), остальные минералы – аннит, флюорит, кварц, магнетит, сидерит. Щелочной полевой шпат представлен анортоклаз-микропертитом (АмП) с содержанием альбитовой фазы около 70 %. Такой состав близок к температурному минимуму в системе Аb-Оr (700°С). Рудные минералы (циркон, бритолит, алланит, бастнезит) сконцентрированы в меланократовой разновидности сиенитов, так называемых «такситовых» сиенитах, на контакте с лейкократовыми. По вопросу генезиса месторождения нет единого мнения. Находки включений закристаллизованных силикатных и солевых расплавов в цирконе, флюорите и анортоклазе (Мельников и др., 2000) склонили спор между сторонниками метасоматической (Стрекозов и др., 1998) и магматической гипотез формирования руд в пользу последней.

Первичные сингенетические включения. В гастингсите и АмП «такситовых» сиенитов обнаружены первичные включения закристаллизованного расплава двух типов: 1) включения в виде отрицательных кристаллов минерала-хозяина, заполненные полифазным агрегатом, состоящим из тех минералов, которые кристаллизовались после минерала-хозяина. Жидкость или газ во включениях не обнаружены. В одном из крупных включений (>1мм) в АмП четко выражена кристаллизационная дифференциация захваченного расплава, что проявилось в зональном расположении минералов от вершины к средине отрицательного кристалла: сильножелезистую слюду сменяют оксиды железа (магнетит, гематит), остаточные порции расплава закристаллизовались наподобие эвтектической смеси флюорита и альбита; 2) шарообразные включения флюорита (± альбит), весьма часто встречающиеся в АмП мелано- и лейкократовых сиенитов, реже в амфиболе и анните. По всей видимости, это капли несмешиваемого фторидного или силикатно-фторидного расплава, который отделялся от силикатного по мере превышения в нем допустимой концентрации галоидов.

Вторичные диагенетические включения. Кроме галоидных шариков и редких полифазных включений в форме отрицательных кристаллов, АмП содержит много других включений, проще по составу и разнообразнее по форме. Все включения состоят только из твердых фаз без видимых следов жидкой или газовой. Выделено 4 морфологических типа включений (Кульчицька, Мельников, 2008): включения-лейсты, включения-футляры, включения-диски и включения-многогранники. Размер включений в этом ряду последовательно уменьшается. Если длина лейст достигает первых миллиметров, то размер многогранников не превышает 20 мкм. При всем разнообразии включений их форма подчинена кристаллографическим элементам минерала-хозяина и все они в той или иной мере сплюснуты согласно одной из плоскостей совершенной спайности  анортоклаза. Однако ни один из типов нельзя отнести к вторичным эпигенетическим включениям, залечивающим трещины вдоль спайности. Расположение и размеры некоторых из них больше свидетельствуют в пользу первичных включений. По ряду признаков мы отнесли все четыре типа включений к вторичным диагенетическим включениям (Кульчицкая, Черныш, 2009). При быстрой кристаллизации анортоклаз захватил большое количество примесных атомов, сегрегация которых в диагенетическую стадию уплотнения минерала-хозяина привела к образованию вторичных включений, содержащих стоковый остаточный флюид (расплав). Кристаллизация остаточного флюида в диагенетических включениях произошла раньше образования пертитов и, следующий за этим, процесс пертитизации уничтожил внешние границы включений. Они сохранились в редких случаях, когда остаточный расплав во включениях кристаллизовался после распада полевого шпата.

Во включениях-лейстах доминирует зеленый силикат, который в торцах или посредине лейст сменяется альбитом (± флюорит, реже ± кальцит). При внешней схожести, кристаллооптические и рентгенометрические характеристики лейст зеленого силиката весьма разнообразны. Среди них много рентгеноаморфных образований, другие соответствуют щелочным амфиболам (катофориту, арфведсониту, рибекиту), анниту, стильпномелану – силикатам с высоким содержанием Fе²⁺. Эти и ряд других фактов позволяют считать включения-лейсты в АмП меланосиенитов не захваченными кристаллами амфибола, а продуктом кристаллизации сильножелезистого фторсодержащего щелочносиликатного расплава в каналах. Последние обычно возникают на фронте грани кристалла при быстром ее передвижении в условиях пересыщения. Это самый ранний тип диагенетических включений, граничащий с первичными включениями остаточного расплава.

Включения-футляры – это чешуйки аннита (200×200×10 мкм) с неровными внешними очертаниями и лейкократовой сердцевиной, заполненной КАlSi₃О₈, NаАlSi₃О₈ и СаF₂ в различных пропорциях. Примесь других минералов незначительна. Включения-футляры приурочены исключительно к плоскости (001) анортоклаза. Они образовались несколько позже включений-лейст, с которыми связаны промежуточными типами. Футляры законсервировали F-Fе-К-Nа-силикатный расплав, вытесненный в плоскость совершенной спайности минерала-хозяина. После кристаллизации по периметру включения аннита, оставшийся в центре примерно такого же объема легкоплавкий расплав дал начало лейкократовой сердцевине.

Включения-диски сплюснуты  вдоль [010] анортоклаза. Местами их форма приближается к ромбовидным табличкам. По времени образования включения-диски синхронны включениям-футлярам, но не  встречаются вместе с ними в плоскости (001). Диски и таблички сложены флюоритом (25-50%), железистым силикатом (0-5%) и полевым шпатом. Флюорит образует ветвящиеся агрегаты округлых кристаллов в полевошпатовой матрице, границы которой «смазаны» после образования пертитов. Расположенные по периферии включения чешуйки железистого силиката позволяют судить об истинных форме и размерах (от 10 до 100 мкм) включений-дисков. Они законсервировали галоидно-силикатный расплав с незначительной примесью железа. Включения-диски зафиксировали тот же процесс отделения несмешиваемого фтор-силикатного расплава, который наблюдался в первичном расплаве, но в изохимической среде.

Включения-многогранники состоят только из двух фаз, соотношение которых, в отличие от предыдущих типов, выдержано: 1/3 магнетит, 2/3 альбит. Эти включения самые поздние. Они характеризуют последний этап диагенетического преобразования анортоклаза, следующий после образования пертитов, в условиях стабильной температуры и изотропного силового поля. Характерная черта этого этапа – увеличение доли Fе³⁺ в щелочном железисто-силикатном расплаве. Расчеты показывают, что соотношение Fе³⁺, Nа и Si  в реликтовом расплаве этих включений соответствует стехиометрическому составу эгирина. Тем не менее,  вместо пироксена получился другой минеральный состав. Наиболее вероятная причина этого – избыток Аl₂О₃, а также снижение температуры ниже поля стабильности эгирина.

О значительном снижении температуры (< 400°С) свидетельствуют также включения в минералах внутренней зоны штока. В АмП лейкосиенитов обнаружены аналогичные четыре типа включений, но минеральный состав выкристаллизованных фаз другой. Особенно показательным является состав включений-лейст. В АмП лейкосиенитов канальные полости заполнены альбитом, в матрице которого содержатся кристаллы слабожелезистой слюды (амфибол отсутствует), магнетита, флюорита, агрегаты гидрослюды, последовательно сменяющие друг друга по длине канала. В других случаях в аморфной прозрачной матрице беспорядочно разбросаны кристаллы оксидов и гидроксидов железа, флюорита, сидерита. Жидкая или газовая фазы отсутствуют. Таким образом, в АмП лейкосиенитов сохраняется железистый состав остаточного силикатного расплава, но вследствие других РТ-условий вместо Fе-силикатов кристаллизовались оксиды, гидроксиды и карбонат железа.

Диагенетические включения во флюорите тоже демонстрируют эволюцию остаточного расплава, но состав его специфический (Кульчицька, 2007). Роль силикатной составляющей в нем второстепенна. На первый план выдвигается солевой (хлоридный) расплав, который по мере охлаждения от 800 до 60°С обогащался водой с образованием рассолов-расплавов, пересыщенных растворов и, наконец, слабосоленых хлоридных растворов.

Выводы. Состав включений в АмП меланосиенитов показывает, что остаточный силикатный расплав был сильно обогащен Fе²⁺, даже после кристаллизации амфибола. По сравнению с исходным, щелочность остаточного расплава локально увеличивалась, что проявилось в кристаллизации во включениях щелочных амфиболов, отсутствующих в сиенитах. Еще одна отличительная черта остаточного расплава – накопление в нем фтора. Увеличение концентрации последнего приводило к отделению несмешиваемого галоидного или галоидно-силикатного расплава. По мере снижения температуры реликтовый расплав, сегрегированный в диагенетических включениях, эволюционировал в сторону обогащения его кислородом и летучими компонентами. В таком же направлении эволюционировал остаточный расплав лейкосиенитов. В остаточном силикатном флюиде, который по свойствам приближался к силикатному гелю, Н₂О и СО₂ полностью связывались в низкотемпературных минералах. Жидкие включения Н₂О обнаружены только во флюорите. Эволюция расплавов в минералах Азовского штока несколько не согласуется с экспериментальными данными, что вероятно обусловлено изначально сильно восстановительными условиями кристаллизации сиенитов.

Список литературы:

Кульчицька Г.О. Флюїдні включення у флюориті з сієнітів Азовського штоку (Східне Приазов’я) // Записки Українського мінералогічного товариства. 2007. Т.4. С. 49-66 (на украинском).

Кульчицька Г. О., Мельников В.С. Включення закристалізованих розплавів у анортоклазі-мікропертиті з сієнітів Азовського штоку (Український щит) // Мінерал. журн. 2008. Т.30, №4. С. 21-40 (на украинском).

Кульчицкая А.А., Черныш Д.С. Диагенетические включения в минералах как результат преобразования нанодефектов в микродефекты / Минералогическая интервенция в микро- и наномир: материалы Межд. минералог. семинара (Республика Коми, Россия, 9-11 июня 2009 г). Сыктывкар: Геопринт. 2009. С.209-211.

Мельников В.С., Возняк Д.К., Гречановская Е.Е. и др. Азовское цирконий-редкоземельное месторождение: минералогические и генетические особенности // Минерал. журн. 2000. Т. 22, №1. С. 42-61.

Стрекозов С. Н., Васильченко В. В., Гурский Д. С. и др. Геологическое строение и характер оруденения Азовского месторождения // Мінеральнi ресурси України. 1998. № 3. С. 6–9.

Melnikov V.S., Kulchitska A.A., Kryvdik S.G., Gurskiy D.S., Strekozov S.N. The Azov deposit – a new type of rare-metal objects of Ukraine // Miner. Journ. (Ukraine). 2000. Vоl. 22, № 5/6. P. 39–49.