Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Минералогия метакарбонатного ксенолита из щелочного базальта, В.Айфель, Германия

Шарыгин В.В.

Институт геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия

sharygin@igm.nsc.ru

Метакарбонатные ксенолиты в вулканитах являются природными аналогами цементных клинкеров и карбонатных пород, подвергшихся пирогенному метаморфизму в природных и техногенных условиях (Сокол и др., 2005). Одним из ярких проявлений таких ксенолитов является вулкан Беллерберг, В. Айфель, Германия. Эти метакарбонатные ксенолиты очень сильно варьируют по минеральному составу и подвержены обильным ретроградным замещениям. В данной работе рассматривается один из свежих образцов (E-2011) с уникальной минералогией (Таблица 1). Здесь выявлены два потенциально новых минерала: «Fe-шуламитит», Fe-аналог шуламитита (Sharygin et al., 2011) и K-Ba-cульфид, промежуточный между джерфишеритом K₆(Fe,Cu,Ni)₂₅S₂₆Cl и оуенситом (Ba,Pb)₆(Cu,Fe,Ni)₂₅S₂₇ (Laflamme et al., 1995). Поздние вторичные фазы немногочисленны и приурочены к пустотам и залеченным трещинам в ксенолите (эттрингит, водные Ca-силикаты, кальцит).

Таблица 1. Первичные минералы, выявленные в метакарбонатном ксенолите, образец E-2011, В.Айфель.

Ксенолит имеет ярко выраженнуюй зональность вблизи контакта с щелочным базальтом, а сам контакт четко прослеживается по коричневой зоне (Рис. 1), представленной в основном минералами группы мелилита (от алюмоакерманита до геленита). Красновато-коричневый оттенок остальной части ксенолита обусловлен обильным присутствием оксидных рудных фаз (Ca-ферриты, перовскит, минералы группы шпинели). Остальные зоны слабо различаются оптически, и фиксируются только по смене минеральных парагенезисов. По преобладанию главных минералов можно выделить еще три зоны (Рис. 1-2): геленит-бредигитовую, ларнит-иелимитовую и спуррит-тернеситовую. Если в первой зоне преобладают Al- и Mg-содержащие силикаты (геленит, бредигит) и присутствуют Cu-Fe-сульфиды (кубанит, К-Ba-сульфид), Sr-барит и Мg-Fe-шпинели, то в следующей зоне это сменяется простым Ca-силикатом (ларнит), Ca-сульфаталюминатом (иелимит), периклазом и редким халькозином, а далее Ca-силикатами с дополнительными [SO₄] и [CO₃] группами (тернесит, спуррит), причем количество иелимита, периклаза и ларнита резко падает и отсутствуют сульфиды.

Рис. 1. Зональность в метакарбонатном ксенолите, образец E-2011, В. Айфель, Германия. Минералы приведены в порядке их распространенности.

Суммарное количество оксидных рудных фаз в этих зонах примерно одинаково, но изменяется их соотношение в ассоциациях по мере удаления от контакта (Рис. 2): перовскит + магнезиоферрит, перовскит + «Fe-шуламитит», браунмиллерит + сребродольскит, перовскит + шуламитит + «Fe-шуламитит» + браунмиллерит ± сребродольскит ± магнезиоферрит, шуламитит + браунмиллерит ± перовскит. При сосуществовании фаз одной серии в зонах (шуламитит - «Fe-шуламитит», браунмиллерит - сребродольскит) первой кристаллизуется более глиноземистая фаза. В спуррит-тернеситовой зоне, где количество иелимита минимально, наиболее стабильными становятся Са-ферриты с высокой концентрацией Al (шуламитит, браунмиллерит), а перовскит очень редко встречается в виде реликтов в шуламитите.

Рис. 2. Минеральный состав в индивидуальных зонах ксенолита (сканирующая микроскопия). Символы: Trn - тернесит, Spu - спуррит, Lar - ларнит, Per - периклаз, Yel - иелимит, Brm - браунмиллерит, Shu - шуламитит, Fe-Shu - «Fe-шуламитит», Prv - перовскит, Ghl - геленит, Brd - бредигит, Ca-Sil - водные Ca-силикаты, Djr - «Ba-джерфишерит», Cub - кубанит.

По химизму минералов хотелось бы отметить несколько закономерностей по мере приближения к контакту с базальтом. Во всех Ca-минералах увеличиваются концентрации SrO (до 2-4 мас.% ). В периклазе повышается содержание FeO вплоть до появления структур распада (вюстит или магнезиоферрит). В Ca-ферритах увеличиваются концентрации Fe₂O₃. Ba- и Cu-содержащие фазы характерны только для зон вблизи контакта. Таким образом, в изученном ксенолите Айфеля наблюдается четкая метасоматическая зональность по химизму фаз и минеральных парагенезисов. Следует отметить, что подобная приуроченность фаз, обогащенных Ba, Sr и другими редкими элементами, к зонам контакта с силикатным расплавом была ранее выявлена в метакарбонатных породах Чегема и Донецка (Шарыгин, 2011; Galuskin et al., 2008; 2011).

В петрологическом плане при изучении метакарбонатных ксенолитов в вулканитах всегда возникает вопрос, а может ли силикатный расплав полностью ассимилировать их, либо возможны только реакционные взаимоотношения и твердофазные превращения. В случае ксенолитов Айфеля исходный протолит был представлен известняком, фрагменты которого были захвачены щелочной магмой в приповерхностных условиях. Плавление этого высококальциевого протолита возможно лишь при температурах более 1350-1400^oC. Учитывая безоливиновый парагенезис вмещающего базальта (близок к нефелиниту), температура ликвидуса щелочного расплава вряд ли превышала 1300^оС. При этом нужно учитывать температурный градиент при преобразовании карбонатной породы. Из-за отсутствия надежных реперных минералов в ксенолите, температуру его преобразования можно лишь грубо оценить как 900-1200^оС, что соответствует высоко-Т субфации спуррит-мервинитовой фации (Сокол и др., 2005). Ассоциация перовскит + шуламитит или «Fe-шуламитит» (Шарыгин и др., 2008) не может быть использована для температурной оценки конкретных минеральных парагенезисов в изученном ксенолите, поскольку она не является равновесной. Взаимоотношения фаз указывают на то, что шуламитит и «Fe-шуламитит» являются более поздними фазами и обрастают перовскит и даже замещают его (Рис. 2). Верхний температурный предел обосновывается тем, что в высококальциевых системах с SiO₂ ферриты и алюмоферриты разного состава (Ca₂(Fe,Al)₂O₅, CaFe₂O₄ и др.) стабильны до температур 1200-1210^оС, а с повышением температуры они будут реагировать с Ca-силикатами с образованием Ca-силикоферритов группы энигматита-доррита (Scarlett et al., 2004). Эти минералы не были выявлены в ксенолите.

Автор крайне признателен Б.Тернесу и В.Шюллеру (Германия) за предоставление образцов метакарбонатных ксенолитов из Айфеля для детальных исследований.

Литература

Сокол Э.В., Максимова Н.В., Нигматулина Е.Н., Шарыгин В.В., Калугин В.М. Пирогенный метаморфизм. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2005. 284 с.

Шарыгин В.В., Сокол Э.В., Вапник Е. Минералы псевдобинарной серии перовскит-браунмиллерит в пирометаморфических ларнитовых породах формации Хатрурим, Израиль // Геология и геофизика. 2008. Т. 49. № 10. С. 943-964.

Шарыгин В.В. Лакаргиит и минералы серии перовскит-браунмиллерит в метакарбонатных породах из горелых терриконов г. Донецка // Науковi працi Донецького нацiонального технiчного унiверситету, Серия «Гiрничо-геологiчна». 2011. Випуск 15 (192). С. 113-123.

Galuskin E.V., Galuskina I.O., Gazeev V.M., Dzierżanowski P., Prusik K., Pertsev N.N., Zadov A.E., Bailau R., Gurbanov A.G. Megawite, CaSnO₃: a new perovskite-group mineral from skarns of the Upper Chegem caldera, Kabardino-Balkaria, Northern Caucasus, Russia // Mineralogical Magazine. 2011. V. 75. P. 2563–2572.

Galuskin E.V., Gazeev V.M., Armbruster T., Zadov A.E., Galuskina I.O., Pertsev N.N., Dzierzanovski P., Kadiyski M., Gurbanov A.G., Wrzalik R., Winiarski A. Lakargiite CaZrO₃: A new mineral of the perovskite group from the Northern Caucasus, Kabardino-Balkaria, Russia // American Mineralogist. 2008. V. 93. P. 1903-1910.

Scarlett N.V.Y., Pownceby M.I., Madsen I.C., Christensen A.N. Reaction sequences in the formation of silico-ferrites of calcium and aluminum in iron ore sinter // Metallurgical and Materials Transactions B. 2004. V. 35B. P. 929-936.

Sharygin V.V., Lazic B., Armbruster T., Murashko M.N., Wirth R., Galuskina I.O., Galuskin E.V., Vapnik, Y. Shulamitite, IMA 2011-016. CNMNC Newsletter No. 10. October 2011. P. 2552 // Mineralogical Magazine. 2011. V. 75, No. 5. P. 2549-2561.

Laflamme J.H.G., Roberts A.C., Criddle A.J., Cabri L.J. Owensite, (Ba,Pb)₆(Cu,Fe,Ni)₂₅S₂₇, a new mineral species from the Wellgreen Cu-Ni-Pt deposit, Yukon // The Canadian Mineralogist. 1995.V. 33. P. 665-670.