Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Минеральные ассоциации массива Бурпала (Сев. Прибайкалье).

Сотникова И.А., Н.В.Владыкин

Институт геохимии СО РАН,  E-mail: Vlad@igc.irk.ru

Бурпалинский щелочной массив находится в  100 км к СВ от п. Нижнеангарск в пределах Сыннырского нагорья (Жидков 1956). Массив представляет собой интрузию центрального типа площадью около 250 км² , возрастом 320 млн. лет. Он сложен нефелиновыми сиенитами и пуласкитами, в приконтактовой части переходящими в кварцевые сиениты. Жильные породы представлены дайками шонкинитов, содалитовых сиенитов, лейкократовых гранофиров, щелочных гранитов и многочисленных редкометальных щелочно-сиенитовых пегматитов и две дайки  карбонатитов. Все породы, кроме гранитов секутся крупной дайкой флюорит-апатитовых пород со слюдой и магнетитом.

Для пегматитов массива Бурпала характерны высокие концентрации многих редких элементов, которые реализуются в виде разнообразной редкометальной минерализации. Это минералы Zr, Ti, Nb, TR, Th и др. Щелочные амфиболы, пироксены и слюды встречаются не только в пегматитах, но и в породах главных фаз. Они являются типоморфными минералами пород Бурпалинского массива.

1. Слюды Бурпалинского массива.

Слюды являются типоморфными минералами неагпаитовых силикатных щелочных пород Бурпалинского массива. На классификационной диаграмме (рис.1) изученные слюды образуют единый тренд составов от флогопитов до аннитов, что говорит об их генетической общности и образовании в процессе магматической дифференциации. В породах массива кристаллизуются слюды с высокими содержаниями Ti до 7-9 %, этим они отличаются от слюд многих других щелочных массивов. Это свидетельствует о высоких содержаниях Ti в самой магме, которые потом реализуются в рудоносных пегматитах в виде ильменита и титаносиликатов.

Рис. 1. Тройная корреляционная зависимость слюд и пироксенов Бурпалинского массива.

Усл. обозначения: 1–нефелиновые сиениты, 2–пуласкиты ГИФ, 3–кварцевые сиениты, 4–мариуполиты, 5–щелочные сиениты, 6–дайки шонкинитов,7- редкометальные пегматиты,8–граниты, 9–фениты, 10- апатит-флюоритовые породы

2. Пироксены Бурпалинского массива.

Изучены химические составы более сотни пироксенов из всех пород массива. Пироксены рассчитаны на кристаллохимические формулы катионным методом. На диаграммах элементы наносились в формульных единицах. Как видно из диаграммы рис. 1 существует полный ряд пироксенов от диопсида с определенным количеством геденбергитового компонента до эгирина. Пироксены почти не содержат Al-Ti минала, при полном тренде составов (Ca+Mg)-(Na+Fe). От ранних пород к более поздним происходит увеличение только эгиринового минала. Наиболее диопсид-геденбергитовые составы пироксенов характерны ранних пород массива - шонкинитов и щелочных сиенитов. Далее в нефелиновых кварцевых сиенитах пироксены эгирин-диопсидового состава и эгиринистые пироксены характерны для редкометальных пегматитов и поздних даек агпаитовых гранитов. Наблюдается широкий спектр составов пироксенов из апатит-флюорит-пироксеновых пород. Эти породы в генетическом аспекте аналогичны фоскорит-камафоритовым породам карбонатитовых комплексов, но вместо кальцита в них образуется флюорит. Эти породы как и карбонатиты кристаллизовались из насыщенной кальцием среды и поэтому в процессе их кристаллизации составы пироксенов изменяются от диопсид-эгириновых до чисто эгириновых.Таким образом, в породах Бурпалинского массива наблюдается полный спектр состава пироксенов от диопсид-геденбергитов до эгиринов, в этом же направлении идет тренд изменения составов пироксенов от ранних пород к более поздним.

2. Амфиболы Бурпалинского массива.

Амфиболы -типоморфные минералами пород Бурпалинского массива. На диаграмме (рис. 2) (Коваленко и др., 1977) изученные амфиболы относятся к нескольким изоморфным рядам: тремолит-актинолитовому, паргасит-гастингситовому, эденит-Fe-эденитовому, рихтерит-Fe-рихтеритовому, Са-катафорит- Al-катафорит и рибекит-арфведсонит-экерманитовому. Выделяются  два ряда составов - щелочной и малощелочной. В породах главной фазы Бурпалинского массива и жильных меланосиенитах массива кристаллизуются амфиболы нещелочного ряда: тремолиты, эдениты и гастингситы. Для поздних агпаитовых жильных нефелиновых сиенитов, мариуполитов и пегматитов характерны амфиболы щелочного ряда: рихтериты и арфведсонит - экерманиты.Их щелочной состав коррелируется с высокой агпаитовой щелочностью пород, из которых они образуются. Амфиболы подобного состава встречаются и в приконтактовых фенитах. Направления изменения их составов от ранних пород к поздним характерно для процессов дифференциации массива. Так как пегматитовые дайки довольно разнообразного состава, состав амфиболов в них тоже имеет широкий диапазон

Рис. 2. Классификационная диаграмма амфиболов.

Условные обозначения: 1–нефелиновые сиениты центра, 2–пуласкиты ГИФ, 3–кварцевые сиениты, 4 – мариуполиты, 5 – щелочные сиениты, 6 – дайки лейкосиенитов, шонкинитов, 7- редкометальные пегматиты, 8 – граниты, 9 – фениты.

экерманиты. Их щелочной состав коррелируется с высокой агпаитовой щелочностью пород, из которых они образуются. Амфиболы подобного состава встречаются и в приконтактовых фенитах.Направления изменения их составов от ранних пород к поздним характерно для процессов дифференциации массива. Так как пегматитовые дайки довольно разнообразного состава, состав амфиболов в них тоже имеет широкий диапазон вариации компонентов, но в пределах одного арфведсонит-экерманитового изоморфного ряда. Широкие вариации составов амфиболов в породах: от нещелочных к щелочным, свидетельствуют о значительной роли процессов дифференциации при кристаллизации пород массива и, возможно, о его значительной длительности.

Редкометальная минерализация Бурпалинского массива очень разнообразна. Здесь найдено около 80 % Zr-силикатов, известных в природе (Владыкин, 2001), они концентрируют Y и иттриевые земли. 

Микрозондовые исследования подтвердили наличие следующих минералов: Zr-силикаты- циркон, эвдиалит, ловенит, Ti-ловенит, велерит, бурпалит, сейдозерит, Ca-сейдозерит, розенбушит, власовит, катаплеит, Ca-катаплеит, эльпидит. Минералы Ti - сфен, астрофиллит, рамзаит, Mn-нептунит, бафертисит, чевкинит, Mn-ильменит, пирофанит, Sr-перрьерит, ландауит, рутил, анатаз, брукит; Минералы TR - лопарит, металопарит, бритолит, ринколит, меланоцерит, бастнезит, анкилит, монацит, TR-апатит; Минералы Nb–пирохлор, бетафит, лопарит; Другие редкие минералы: лейкофан, гамбергит, торит,  тайниолит, бревстерит, криолит и др.

4. Цирконосиликаты массива Бурпала.

Для пегматитов массива Бурпала характерны высокие концентрации многих редких элементов, которые реализуются в виде разнообразной редкометальной минерализации. Это минералы титана, ниобия, редких земель, тория и др. Однако наиболее типоморфной ассоциацией минералов для данного массива, характеризующее его необычную специфику являются цирконосиликаты. В мире известно всего несколько массивов с подобной минерализацией. В массиве известны следующие минералы циркония: циркон, сейдозерит, ловенит, катаплеит, власовит, эльпидит, эвдиалит.

Рис. 3. Составы цирконосиликатов: а- минералы: 1- ультраосновных щелочных пород, 2- щелочных и нефелиновых сиенитов, 3 - щелочных гранитов, 4 - цирконы.(Владыкин 1983); б- цирконосиликаты : Бурпалинский массив:1 - сейдозерит, 2 - ловенит, 3 - катаплеит, 4 - велерит, 8 - власовит, 9 - эльпидит, 10 - эвдиалит, 5 - гиортдалит (Норвегия), 6/7 - гетценит (Лос/Бразилия), 11/12 - эвдиалит (Норвегия/Бразилия).

Имеющиеся в настоящее время данные указывают на то, что щелочные цирконосиликаты кристаллизуются исключительно в щелочных породах и связанных с ними пегматитов. Для их образования необходимым условием является значительно повышенное по сравнению с кларком значение циркония. С другой стороны, состав цирконосиликатов зависит от соотношения кремния к щелочам (с кальцием) в породах.

На рис. 3 нанесены составы всех известных циркониевых минералов. По принадлежности минералов к определенным породам их можно разделить на три генетические группы. К первой группе относятся циркониевые минералы, не содержащие кремния в своем составе или содержащие его в незначительном количестве. Это минералы ультраосновных - щелочных пород и карбонатитов. Ко второй группе относятся минералы, встречающиеся в нефелиновых и щелочных сиенитах. Отношение Si/(Na+K+Ca) в минералах этих пород не превышает 2:1. К третьей группе относятся минералы с повышенным содержанием кремния к щелочам (эльпидит, армстронгит, согдианит и др.), которые встречаются в щелочных гранитах. Составы пород также попадают в одноименные группы.

При анализе диаграммы (рис. 3) можно сделать и некоторые общие выводы по систематике цирконосиликатов, структуры которых построены только из Si, Zr,(Na+K+Ca) (без дополнительных катионов Fe,Mg, Mn и тд), На этих линиях соотношение валентности циркония к суммарной валентности щелочных элементов и кальция равно 4:2. Поэтому, для чисто натриевых минералов соотношение количества Zr/Na равно 1:2, а Zr/Ca – 1:1. Отсюда составы Са-цирконосиликатов ложатся на линию (а-б), а Na-вые на линию (а-а). Составы минералов изоморфных кальциево-натриевых серий лежат на линиях (1-2), (1-3), (1-4) и ограничены линиями (а-а) и (а-б). Отношение Si/Zr по всей длине линий (1-1), (1-2), (1-3), (1-4) остается постоянным для каждой линии. Из анализа положений точек составов на этих линиях (1-2), (1-4) и др. подтверждается изоморфная схема замещения катионов и цирконосиликатов 2Na⁺- Ca²⁺ вакансия, известная в группе эльпидита-армстронгита. По линиям (а-а) и (а-б) от точек составов одних минералов к другим происходит скачкообразное увеличение кремнекислородного радикала на величину SiO₂. Получаем такой ряд радикалов с увеличением в нем содержаний кремния: [SiO₄]à[Si₂O₇]à[Si₃O₉]à[Si₄O₁₁]à[Si₆O₁₅] и т.д. Отношение Si/Zr меняется в этом ряду: 1:2:3:4:6. Для цирконосиликатов содержания редких земель не превышает 1%, причем иттриевые земли обычно преобладают над цериевыми. Исходя из анализа составов цирконосиликатов на рис. 4 возможно предсказать, в каких породах могут образовываться те или иные синтезированные минералы, и по закономерностям расположения составов этих минералов на диаграмме говорить о том, являются ли анализированные минералы смесями фаз или чистыми фазами.

Cписок литературы.

Жидков А.Я. Щелочные интрузии Сынныр и Бурпала Северного Прибайкалья // Автореф. дис. канд… геол. наук, Л., 1956, 21с.

Владыкин Н.В., Миузаки Т. Уникальный массив щелочных пород – Бурпала // Труды научной школы «Щелочной магматизм земли», ГЕОХИ РАН, М., 2001, с. 73-75.

Сотникова И.А., Владыкин Н.В. Петрогеохимические и минералогические особенности редкометальных массивов Сев. Прибайкалья. Известия Сибирского отделения секции наук о Земле РАЕН. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. – №9(35).

Работа выполнена при финансовой поддержке презедентского гранта МК-5494.2012.5 .