2011

Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Распределение элементов-примесей в минералах агпаитовых сиенитов

и фонолитов Хибинского массива

Л.В.Арзамасцева,  А.А.Арзамасцев

Геологический институт КНЦ РАН, Апатиты

arzamas@geoksc.apatity.ru

Для оценки характера распределения микроэлементов в минералах из нефелиновых сиенитов Хибин, Малого Ковдора, а также дайковых фонолитах из этих массивов определены концентрации редкоземельных (REE), литофильных (LILE) и высокозарядных (HFSE) элементов в клинопироксене, амфиболе, биотите, полевом шпате, нефелине, апатите, титаните, эвдиалите, лампрофиллите и др. фазах. Данные получены методом микроанализа материала полированных шлифов (лазерная абляция c индуктивно-связанной плазмой на лазере Excimer Sopra SEL 510 в комбинации с масс спектрометром Perkin-Elmer Sciex ELAN 6000).

Клинопироксен. Среди клинопироксенов агпаитовых сиенитов выделены три генерации: ранняя генерация, представленная диопсидом состава Wo₄₆En₃₄Fs₂₀, слагающая ядра кристаллов в К-нефелиновых сиенитах и уртитах. Краевые зоны кристаллов (II генерация) имеют более щелочной состав и отвечают по составу эгирин-авгитам с содержанием эгиринового компонента то 20 до 80%. В пегматоидных разновидностях пород присутствуют почти чистые эгирины III генерации. В агпаитовых нефелиновых сиенитах периферической зоны Хибинского массива состав зональных зерен клинопироксена варьирует от эгирин-авгита до эгирина в пределах Di_7-26Aeg_41-77Hed_5-30. Как показали наши измерения, ранний клинопироксен уртитов и К-нефелиновых сиенитов наиболее обогащен Sr. С другой стороны, содержание этого элемента в поздних генерациях пироксена из пегматоидных разностей этих пород существенно ниже. Аналогичная картина распределения Sr имеет место в пироксене из хибинитов. Подобная закономерность наблюдается и в распределении V, Zr и Hf, причем концентрация в пироксене V в ряду К-нефелиновый сиенит - массивный уртит - пегматоидный уртит последовательно снижается. Выделения ранней генерации в К-нефелиновых сиенитах и уртитах характеризуются относительным обогащением легкими REE  ((La/Yb)_N = 3.9 - 7.3). Вместе с тем, более щелочные разновидности пироксена в агпаитовых нефелиновых сиенитах, так же, как и поздние генерации, образующие каймы вокруг зерен раннемагматического эгирин-авгита в К-нефелиновых сиенитах, обеднены легкими и средними REE (La/Yb)_N = 0.8 - 1.4). Сопоставление данных по распределению REE в пироксенах массивных уртитов и ассоциирующихся с ними пегматоидов показывает ту же тенденцию - в поздней генерации минерала наблюдается резкое снижение содержания всех REE за исключением Yb и Lu.

В фонолитах и тингуаитах центральные части фенокристаллов представлены эгирин-диопсидом, в котором содержание акмитового минала достигает 23 мол. %. Эта разновидность характеризуется более высоким по сравнением с клинопироксеном меланефелинитов содержанием Zr, Hf, Sr, Y. Микролиты, а также края фенокристов представлены разновидностями, содержащими более высокое содержание акмитового минала (Aeg_28-32Di_49-56Hd_16-20). Характер распределения REE в пироксенах ядер и краев различен, на что указывают значения отношения (La/Yb)_N: в отличие от ядер, которые значительно обогащены легкими REE (La/Yb)_N = 9.9-14.3, в микролитах базиса и краев фенокристов отношение (La/Yb)_N не превышает значения 3.1. Графики распределения REE в микролитах имеют S-образную форму, характерную для клинопироксенов щелочных плутонических серий Хибинского массива.

Амфиболы. В породах Хибин амфибол представлен двумя генерациями. Согласно петрографическим наблюдениям,  ранняя генерация - Na-Ca амфибол (рихтерит) формировалась после кристаллизации эгирин-диопсида и частично или полностью замещала последний. Поздняя генерация амфибола - арфведсонит присутствует в основной массе нефелиновых сиенитов и фоидолитов, а также в пегматоидах. Развивается как по клинопироксену, так и замещает ранний Na-Ca амфибол. Прослеживается близость геохимических черт амфиболов I генерации и клинопироксенов ийолитов: распределения REE диопсида и рихтерита сходны, однако валовое содержание REE в последнем существенно ниже. С другой стороны, амфибол II генерации (арфведсонит) обнаруживает геохимическое сходство с поздними эгиринами, для которых характерно резкое снижение содержания всех REE за исключением Yb и Lu.

Нефелин и содалит.  Как нефелин, так и содалит характеризуются предельно низкими концентрациями большинства элементов-примесей, доля которых не превышает 5 ppm. Концентрации REE в нефелинах в целом более высокие, чем в сосуществующих полевых шпатах. Значения параметра (La/Yb)_N варьируют в пределах 45.6 - 104.9.  Концентрации Sr, Ba, Ga, и Rb превышают 15 ppm. K_D для нефелина из фонолитов варьируют в пределах 0.03 для легких и 0.28 для тяжелых REE. В содалите, часто сосуществующем с нефелином и частично его корродирующим, наблюдается аналогичное распределение микроэлементов. Незакономерные повышенные содержания REE, Y, Ba, Sr в отдельных точках связаны, по-видимому, с присутствием микроскопически неразличимых включений клинопироксена и апатита. О наличии последнего свидетельствует положительная корреляция контрольных замеров P₂O₅ в точках анализа с содержаниями REE и Y.

K-Na полевой шпат в агпаитовых нефелиновых сиенитах периферической зоны массива (хибинитах) представлен K-Na пертитом состава Or_50-45Ab_50-55, в K-нефелиновых сиенитах, массивных уртитах  - ортоклазом с незначительной примесью альбитовой составляющей (Or_99-85Ab_1-15), в пегматоидных разностях уртитов - микроклином. Анализ гомогенных участков полевого шпата хибинитов показал его относительную обогащенность Sr, Rb и Ba по сравнению с калиевыми полевыми шпатами К-нефелиновых сиенитов. Поздний микроклин пегматоидных разновидностей уртитов характеризуется наиболее высокими содержаниями Ba, а также присутствием Cr, что, по-видимому, связано с его изоморфным вхождением в кристаллическую решетку наряду с Fe³⁺. На графиках распределения REE полевой шпат агпаитовых нефелиновых сиенитов (хибинитов) характеризуется более высокими содержаниями всех редкоземельных элементов относительно остальных разновидностей и слабо выраженной положительной Eu аномалией (Eu/Eu* = 1.30). Кривые распределения REE для ортоклаза из массивных уртитов и К-нефелиновых сиенитов подобны ((La/Yb)_N = 7.3 - 11.7), однако в последних наблюдаются более низкие концентрации REE. Поздний Ba-содержащий микроклин из пегматоидных разностей уртитов имеет более низкие валовые содержания REE по сравнению с первичным ортоклазом уртитов и резко выраженную положительную Eu аномалию (Eu/Eu* = 6.3 - 51.1). В фонолитах кольских даек полевой шпат представлен преимущественно ортоклазом состава Or₉₂Ab₇An₁. На фоне предельно низких содержаний всех микроэлементов следует отметить повышенные концентрации Ga, Rb, Sr, Be и Ba,  доля которых лишь в отдельных точках превышает 10 ppm. Незакономерные "всплески" содержаний прочих элементов связаны, по-видимому, с присутствием микроскопически неразличимых включений других фаз. Концентрации остальных микроэлементов, включая REE, находятся на пределе чувствительности метода.

Эвдиалит. Полученные данные свидетельствуют о широких вариациях содержаний Hf, Zr, U, Th, Sr, Ba как в  хибинских, так и ловозерских эвдиалитах. Следует отметить, что концентрации указанных элементов в эвдиалите, образованном на магматической стадии формирования ийолитов и агпаитовых сиенитов, существенно выше по сравнению с поздним эвдиалитом из их пегматоидных разновидностей. Отношение Zr/Hf в эвдиалите из ийолитов составляет 15.0 - 15.6, в хибинитах - 13.3 - 20.1, а в пегматоидах Zr/Hf = 21.9 - 30.7 что связано с понижением содержания Hf. Валовое содержание REE и Y в эвдиалите пегматоидов по сравнению с хибинитами повышено, причем распределение REE в ранних и поздних генерациях подобны и характеризуются отрицательной Eu аномалией (Eu/Eu* = 0.5 - 0.8).

Лампрофиллит. Исследование состава лампрофиллита из агпаитовых нефелиновых сиенитов периферической зоны Хибинского массива, К-нефелиновых сиенитов, а также из пегматоидных уртитов, обнаруживает значимые различия в концентрациях большинства микроэлементов и, прежде всего, стронция и бария. Согласно петрографическим наблюдениям и данным микрозондовых исследований, наиболее ранние генерации лампрофиллита в агпаитовых сиенитах представлены Sr разновидностью с отношением Sr/Ba = 3, в К-нефелиновых сиенитах и пегматоидных уртитах присутствует поздний Ва-лампрофиллит с отношениями Sr/Ba = 0.5 и 0.2 соответственно. Обогащение Sr центральных частей зональных кристаллов лампрофиллита было установлено нами ранее при изучении позднемагматического лампрофиллита из агпаитовых сиенитов массива Нива. Аналогичное строение кристаллов установлено и для лампрофиллита эвдиалитового комплекса Ловозерского массива (Зайцев и др., 2002), в которых выделяется стронциевое ядро и обогащенная барием кайма. Сопоставление данных по содержаниям микроэлементов показывает, что в позднем Ba-лампрофиллите пегматоидных уртитов происходило накопление Nb, Ta, Zr, Hf, Y, Zn, V и Ni. С другой стороны, в Ba-лампрофиллите из пегматоидов снижаются валовые концентрации редкоземельных элементов. Графики распределения REE показывают, что для Ba-лампрофиллитов К-нефелиновых сиенитов и пегматоидных уртитов характерны "корытообразные" кривые, свидетельствующие об относительной обедненности средними REE, а также наличие положительной Eu аномалии, умеренной в К-нефелиновых сиенитах (Eu/Eu* = 3.7 - 13.0) и резко проявленной в Ba-лампрофиллите пегматоидов (Eu/Eu* = 69.6 - 74.3). Примечательно, что Sr-лампрофиллит агпаитовых сиенитов периферической зоны массива не обнаруживают столь резкого обеднения средними REE и Eu аномалия в нем отсутствует (Eu/Eu* = 0.9 - 1.1).

Титанит, являющийся характерным второстепенным минералом ийолитов, уртитов и апатито-нефелиновых пород, согласно полученным данным, не обнаруживает значительных различий в микроэлементном составе. Можно отметить, что титанит из ийолитов дифференцированного комплекса фоидолитов относительно обогащен Sr, Nb, Ta и Hf. Распределения REE в титание однообразны и характеризуются отчетливо выраженным обогащением легкими REE: в титаните массивных уртитов и апатито-нефелиновых пород отношение (La/Yb)_N варьирует в пределах 19.5 - 26.0.

Апатит. Вхождение REE в структуру апатита, происходит по схемам: REE³⁺ + Si⁴⁺ = Ca²⁺ + P⁵⁺  и REE³⁺ + Na⁺ = 2Ca²⁺. Доказательством этому является присутствие в хибинском апатите Si и Na, по данным микрозондовых определений, содержания этих элементов могут достигать в наиболее богатых REE апатитах 0.7 % вес. SiO₂ и 0.4 % вес. Na₂O соответственно. Проанализированный образец апатита из амфиболовых ийолитов дифференцированного комплекса представлен Sr и REE-содержащей разновидностью (SrO = 3.26 % вес., сумма REE₂O₃ = 3.29 % вес.), что типично для акцессорного апатита из этих пород. Как и для образца из богатой апатито-нефелиновой породы, для апатита характерны высокое La/Yb отношение ((La/Yb)_N = 93.1 - 133.4) и отсутствие Eu аномалии (Eu/Eu* = 0.91 - 0.99).

Финансовая поддержка: РФФИ грант 09-05-00224, программы ОНЗ 6 и 8 РАН.