Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Минералогия карбонатитов Хибинского массива и основные черты их генезиса

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Минералогия карбонатитов Хибинского массива и основные черты их генезиса"

1 •' ' ! , . /

1 " 1

СЛНКТ ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ЗАЙЦЕВ Анатолий Николаевич

МИНЕРАЛОГИЯ КАРБОНАТИТОВ ХИШНСКОГО МАССИВА И ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ИХ ГЕНЕЗИСА

Специальность 04.00.20 - минералогия, кристаллография

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-ыинералогичеоких наук

Санкт Петербург 1992

Работа выполнена на кафедре минералогии Санкт-Петербургского гооударотвенного университета

НаучныИ руководитель: доктор геолого-ыинералогических наук, профессор А.Г.Булах

Официальные оппоненты: доктор геолого-иинералогичесиих наук, гл. и. сотр. л.С.Егоров (ВШШОкеан-геология, Санкт-Петербург) кандидат геолого-ыинералогических наук, вед. н. сотр. Ю.Л.Капустин (МГРИ, Москва)

Ведущая организация: ВсеросиИспий Геологический Институт (Санкт-Петербург)

Защита состоится " Я 1992 г. в ^ ^ часов

на заседании специализированного совета Д 063.57.27 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора геолого-шшора-логических наук при Санкт-Петорбургскон государственном университете по адреоу: 19903^, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, геологический факультет

С диссертацией иохно ознакомиться в Научной библиотеке им. А^Ы.Гсрького при Санкт-Петербургском государственной университете

Автореферат разослан иуюЗ^М 1992 г.

Учен ый секретарь специализированного совета

Т.Ф.Семенова

-3-

ОБЩЛЯ АЛРАК1ЕРЛСГ:КА РАБОТЫ Актуальность теми. В результате поискового бурения проведанного в конце 70-х-начала 80—х годов в восточной части массива была установлена область развития карбонатитов. Это открытие поставило ряд вопросов как теоретического, так и практического характера. В теоретическом отношения интересен факт развития карбонатитов в агпаитовых нефелиновых сиенитах, в то время гаи; во всех других массивах Кольского полуострова карбонатиты связаны о ще-лочно-ультраосновными породами. В практическом отношешш с карбо-натитами могут быть связаны месторождения многих видов минерального сырья, таких, как Ре, Р, 2г, ПЕК л другие элементы.

Пель работы заключалась в комплексном изучении карбонатитов Хибинского пассива и выяснении условий их образования. Соответственно этому основными задачи да являлись: изучение геологического строения участка развития карбонатитов на основе последних результатов буровых работ; изучение петрографического и минерального состава карбонатитов; исследование состава и свойств ряда главных, второстепенные и акцессорных минералов; определение источника углерода, сосредоточенного в карбонатитах; расчет значений температуры и давлений при Формировании карбонатитов.

Фактический материал и метоляка чкелеловам!!. Настоящая работа выполнена на материале, собранном автором в течение 1984-90 гг. при документации скважин пробуренных ДТП. В 1986-08 гг. автор выполнял исследователе карбонатитов массива по договору о творческом содружестве с ХГРП. В процессе исследования автором проведена документация 22 сквахин с отбором, обработкой и изучением 350 образцов, 250 шлифов и 50 ан,АШ,{:ов. Комплексность и достоверность полученных данных обеспечивалась примененном химического анализа пород /15 ан./, рэнгеноснектрального ||шооресцент-ного анализа пород /10 ан./, микроволнового анализа минералов /300 ан./, изотопного анализа С и 0 и кироонатах /23 ан./, рентгеновском /100 ан./ и Ж-спектросконическсм /70 ан./ анализе минералов, иммерсионном изучении минералов /70 пр./, катодолюмк-несцентном изучении шлифов /10 шл./, элокгрошю-мшу-осконическом исследовании ишералов /23 обр./ и других методов.

Основные защищаемые положения. 1/.Породы карбонагитовой се рии, развитые в восточно!' части Хибин, лнллюгея самими молодыми

образованиями этого участка массива. Общая структура блока распространения пород карбонатитовой серии комет быть охарактеризована как штокверковая. 2/. Среди пород карбонатитово! серии выделяются силикатные породы - апатит - эгирин-Оиотитовые, содержащие менее 50$ карбоната, собственно карбонатиты и карбонат-цеолитовые жилы. Устанавливается, по крайней ыере, 0 типов этих пород, относимых наш к четырем стадиям образования. 3/. В ходе процесса образования пород карбонатитовой серии устанавливается закономерное изменение /эволюция/ минерального и химического состава этих пород и химического состава сквозных минералов от ранних к поздним стадиям образования. 4/. Лзотогший состав С и О в карбонатах указывает на глубинный источник углерода «.кислорода сосредоточенных в карбонатитах. Рассчитанные температуры при образовании апатит-эгирин-биотитовых пород составляют и при образовании поздних карбонатитов - 260-330°С. Рассчитанное давление при формировании поздних карбонатитов составляло 0.13-0.45 кбар.

Научная новизна. 1/, Впервые в составе пород, вмещающих карбонатиты, установлены и охарактеризована ийолиты. '¿/. Уточнена последовательность образования пород.карбонатитово* серии, среди которых впервые выделены Ре-родохрозит-Мп-анкоритовиа карбонатиты и три типа карбонат-цеолитовых хал. 3/. Установлено 22 минерала, ранее не извеотных в породах карбонатитовой серии Хибин, четыре из которых,ыаккальвиит, жоньхуацерит, байюнебоит, цебаит являются первыми находками в России. 4/. На основе уточненной схеш последовательности образования пород карбонатитовой серии проведено систематическое исследование изотопны* отношении С и 0 в карбонатах. 5/. Впервые рассчитаны температура и давление при образовании пород карбонатитовой серии.

Практическая значимость. 1/. Для рада минералов, таких как карбоцернаит, кордилит, байшебоит, коньхуацерит и других впервые получены или уточнены их физические свойства, ренгеновскне и ИК-спектроскопические характеристики. 2/. Совместно с геологами ЛТП обоснована неперспективность участка развития карбонатитов в отношении фосфорного сырья..

Апробация работы и публикации. Отдельные положения работы докладывались на совместном симпозиуме Карельского и Кольского

отделений ЕМО, Петрозаводск /1930/, шездной сессии Ш0, Апатиты /1990/, 2 Всесоюзной школе по прикладной глнерологии, Сочи /1990/, 2 Всесоюзном совещании "Теория минералогии", Сиктивкар /1991/, петрологическом семинаре в университете г. Лесте, Англия /1992/. Основные результат исследований по тема диссертации опубликованы в 7 печатных работах.

Объем <л структура работы. Работа cocto.it из введения, иятй глав и заключения объемом '25' страниц машинописного текста, который сопровоздаэтся 35 таблицами, 45 иллюстрациями и списком литературы, включающим /Л наименований.

Автор глубоко благодарен за поддержу, содействие и помощь при проведении данной работы д-ру г.-м. наук О.Б.Дудхину, по чьей инициативе было начато исследование карбонатитов Хибинского массива и проф., д-ру г.-м. наук А.Г.Булаху, под чьим руководством бьиа продолжена и завершена данная работа. За большую помощ в проведении полевых работ и лабораторних исследований автор благодарит главного геолога Л'РИ В.П.Павлова, сотрудников Геологического института КЩ РАН К).II.Меньшикова, Л.Г.Латшгаву, Л.И.Полежаеву, канд. г-м. наук Я.А.Пахомовского; сотрудника Института Геохимии я Геофизики БАН И.Н.Колосова. Отдельные работы в ходе исследования выполнялись автором совместно с В.П.Яковенчуком, д-ром г.-гл. наук А.В.Волошиным, В.В.Субботинш. Полезном были дискуссии-с д-рами г.-м. наук Л.С.Егоровым, М.П.Орловой, А.СЛ'ц-ланцевым, канд. г.-м. наук М.Д.Епдоклковкл, а также сошестная поездка на Кольский полуостров с проф. К.Беллом /Канада/ и д-рами М.Ле Ба и А.Вулли /Англия/.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГЛ'ЩСКОГО СТРОГИМ ХИБИНСКОГО ЩЕЛОЧНОГО МАССИВА Как известно, Хибинский массив щелочных пород, общей площадью около 1327 км^, расположен в центральной части Колюкого полуострова и представляет собой слоаний многофазный нлутон с коццентрическа-зоналым! расположением пород.

Геологическое строение массива, геохимическая, петрографическая и минералогическая характеристики пород детально рассмотрены в раде монографий и отдельных статей /Галахов 1959, 1975, Иванова 1963, Тихонегаюв 1963, Дудкин и др. 1964, Зак и др.1972, Костылева-Лабунцова и др. 1978 и др./. Полагая, что перечисленные

вше работы широко известны и стала б своем роде классическими, автор, опираясь на них, кратко рассмотрел в данной главе только новые данные, полученные за последний 5-7 лет.

К ним относятся: 1/ обнаружение в зоне развития хибинитов реликтов щелочных ультрамафитов, петрографически и минералогически близких к породам щелочно-ультраосновных массивов Кольского полуострова /Сняткова и др. 1936, Арзамасцев 1990/; 2/выделение в строении ийолит-уртитовой дуги двух разновозрастных интрузивных комплекса: a/ расслоеного комплекса трахитовдных уртитов-ийоли-тов-м&льтейгитов с оливиновыми кельтейгит-ийолитами и б/ комплекса массивных уртитов-ввитов-рисчорритов с апатит-нефелиновыми породами /Арзамасцев и др. 1907, Арзамасцев, Смирнов 1987/; 3/ выделение в составе рисчорритов кальсилитовых nopoi /Коробейников 1990/; 4/ установление ведущей роли процессов брекчирования при образовании апатит-нефелиновых пород /Балаганская 1987, Арзамасцева и др. 1991/; 5/ выделение ультраагпаитовых пегматитов и гидротермалитов, насыщенных щелочными, летучими и редкими.элекеи-тами /Хомяков 1990/; 6/обнаружение в центральной части комплекса фойяитов пуласкитов Доробейяиков, Павлов 1990/ а др. Lern новые данные, вместе с уме давно известными наблюдениями позволили разным исследователям выдвинуть рад оригинальных гипотез об образования р-Ьрод Хибинского массива, иахних при изучении карбонатитов.

Продолжает развиваться гипотеза о развитии нефелиновых сиенитов на месте древнего щелочио-ультраосновного массива, впервые высказанная А.В.Галаховым /1966, 1975/ и А.А.Кухареико с соавторами /1971/ /Дудкин и др. 19В6, Дудкин 1991/. II работах А.А.Арзамасцева и др. /1987/, A.n.Рал ахова /1988/, A.A. Арзамасцева /1990/ развивается идея о полиочаговой природе Хибинского массива, согласно которой породи массива формировались в результате автономного развития щелочно-ультраосновного и нефелин-сиенитового магматических очагов. Оригинальная гипотеза высказана Б.Е.Боруцким /1988/, который опрвделил Хибинский массив как вулкано-плутонический комплекс. Па первом этапе развития этого комплекса происходило образование в рифтогенной зоно вулкана, а на втором этапе его становления блоки вулканитов проседали в кальдеру обрушения, в которое происходила рао-кристаллизация фонолитового расплава, и работах А.И.Сереб-

рицкого с соавторами /1990, 1992/ развивается идея о иершгшой вулканогенно-осадочной природе Хибинсюго массива, в соответствии с которой, возникновение нефелиновых сиенитов и ийолит-уртитов являются результатом метасоматических процессов в условиях метаморфизма осадочных и вулканогенных пород.

ГЛАВА 2. ГЕОЛОГИЯ И ЬИШРАЛОГО-Ш'РОГРЛФИ'ШСКАП ХАРАКТЕРИСТИКА. КАРБОНЛ'ШОВ ХИШ

Карбонатиты распространены в восточной части Хибинского массива на участке выклинивания ийолит-уртитовой дуги. Эта область массива покрыта слоек аллювиальных отложений мощностью от 20 до 100 м. Имеющиеся представления о геологическом строении участка развития карбонатитов основаны ка результатах геофизической съемки и данных бурения 24 поисковых с квакш глубиной 300-1990 ы.

Породы вмещающие карбонатиты представлены ийолитаыи, фойяи-таш, лайковыми породами включающими меланефелиниты-нефелиниты, фонолиты-тингуаитц, щелочные трахит-порфиры /породы приведены в установленном возрастном порядке от древних к молодым/.

Ийолиты впервые выделены нами в составе пород вмещающих карбонатиты. По своим текстурно-структурным особенностям ото однородные мелкозернистые, иногда порфироицдные породы темно-зеленого цвета. Оки встречаются в фойяитах как ксенолиты размером от 0.1 до 5 м, редко до 20 м. По своему минеральному и химическому составу, а также по химическому составу нефелина выдолешше кГкмшти на имеют прянцига..льных отличий от подобны* пород из центральноР ийолит-уртитовой дуги. Отличия установлены при изучении химического состава пироксена, который в сравнении с пироксеном из ийолатов центральной дуги характеризуется повышенным содержанием геденбергитового шнала.

Фойяиты, меланефелинити, фонолиты, щелочные трахит-порфиры по своему минеральному и химическому составу, по свойство,.! и составу главных минералов подобны этим породи; развитым в других участках Хибин. В районе р-зватия карбонатитов всс эти пороии интенсивно изменены -альбнтизироишш.биотитизированы, карбонги'нзироианн.

Заключительным этапом '¡ормировашш восточной части ¿ибин является образование пород тшрбонатитовой серии, среди которых мы выделяем силикатные породи - алатит-эгирин-биотитовыэ, содержащие менее 5(Й карбоната, собственно карбонатиты и карбонат-иполитовне

килы. Возрастное положение этих пород, как наиболее молодых, определяется по фактам пересечения ими ийолитов, фойяитов и всех дайковых пород; за исключением ийолита, все остальные порода, в том числе и пегматиты фойяитов, наблюдаются в породах карбо,-натитовой серии как ксенолиты.

Устанавливается, по крайней мере, 8 типов пород карбонатито-вой серии, различающихся по их относительному возрасту. Выделяется четыре стадии образования этих пород. К первой стадии относится формирование апатит-эгирин-<5иотитоцых пород, во вторую и третью стадии образовывались соответственно ранние и.поздние карбонатиты, на заключительной четвертой стадии происходило образование карбонат-цеолитовьк кил.

Все типы пород карбонатитовой серии встречаются в виде пильных тел мощностью от 5 мм до 6 м,они обычно пространственно обособлены друг от друга, но на отдельных участках сближены, так что наблюдается практически сплошное карбонатнтовое тело шток-веркового типа, состоящее из взаимно пересекающихся под различными углами хил с многочисленными реликт ¿или вмещающих их пород.

Апатит-эгирин-биотитовые породы, а такие сопутствующие им апатит-агирин-чЗиотит-кальцитовые /ранние/ карбонатиты в большом объеме установлены только в одной скваьлпд /скв.632,А,Б/ на глубине более 1700 м. Апатит-эгирин-биотитовие породы характеризуются однородным мелкозернистым сложением, ;га подобные "парвичнио" породы сохранились только на небольших участках - не более 10-15 см, так как широкое развитие здесь ранних карбонатитов обусловило интенсивное изменение апатит-эгирин-биотитовых пород.

Ранние карбонатиты, имеющие крупнозернистое сложение, воздействуют на апатит-эгирин-биотитовые породы и карбоиатизируют их. Процесс карбонатизации выражен в "съедании", растворении апа-тит-эгирин-биотитовой породы в массе карбоната, расчлелонии ее на отдельные ксенолиты, которые погружены в моношшоральную капьци-товую массу. Эти наблюдения показывают, что все некарбонатные минералы в ранних карбонатитах имеют на данном участке контамина-ционный характер.

Поздние карбонатиты характеризуются наибольшим развитием относительно других типов пород карбонатитовой серии. В их составе выделяется три типа. Наиболее ранние представлены кальцитовыми

карбонатитами с бербанкитом, анкилитом; относительно более молодыми являются Ма-анкерит-кальцитовыа карбонатиты с синхизитом.а ЗГэ-родохрозит-Ип-анкеритовые карбонатиты с кордялитом или синхи-зитом, впервые выделенный наш в составе карбонатитов, определены как наиболее поздние по времени образования в этой группа.

Поздйие карбонатиты имеют неоднородное сложение, их контакты с вмещающими породами резкие, секущие,' прямолинейные или дийуз'1-ные, постепенные, извилистые. Если вмещающие породы представлены ийолитами, фойяитами, то на контактах их с карбонатитами отмечается 'биотитовая отторочка; при пересечения одним типом карбонатитов другими, в последних в приконтшстовой части характерна фшооритизация.

Впервые выделенные нами карбонат-цеолитовые килы имеют наименьшее развитие относительно других типов пород карбонатитовой серии. Они развиты преимущественно в верхних горизонтах участка развития карбонатитов, на глубине до 300 м.

По набору главных минералов и установленным пересечениям жилами друг друга выделено три их типа: Мп-анкерит-Мп-сидерит-натролитовые, Мп-сидерит-нордстрандит-натролитоше ц натролит-нп-сидерит-давсонитовыэ. Они имеют небольиую мощность от 0,5 до 20 см, неоднородную текстуру, средно- и крупнозернистое сложение.

Различные типы пород карбонатитовой серии в^делошше нами различаются также и по их химическому составу. От анатит-згирин-биотитовых пород к поздним карбонатитам уменьшается содержание Б1021 Т102, &120у Ма20, К20, Р^ и повышается содержание

МаО, КЕЕ^, БгО, ВаО . Прецизионное.определение содержания редких элеыедтов, таких как Бг, нъ, гг, нь, 2а, х, N1 показало, что наблюдаемое распределение и концентрация редких элементов в породах карбонатитовой серии Хибин в целом подобно наблюдающемуся в других карбонатитовых массивах, но ш.даат и рад отличии. Последнее выражено в относительно повышенном содержании Эг, 2п и пониженным содержанием "ГЬ.гг в породах карОона-птовой серии Хибин сравнении с карбонатитами других массивов.

Полученные данные по химическому составу пород карбонатитовой серии, показывающие закономерное изменение содержания л них ряда основных и редких элементов, хорошо коррелирулся с последовательностью образовали пород.

ГЛАВА 111. ШНЕРМОГШ КАРБОНАТИТОВ ХИБИН

В ходе выполнения данной работы в породах карбонатитовой серии установлено 54 минерала, из которых 22 минерала ранее были неизьастны в этих породах. Четыре минерала являются первыми находками в России - маккельвит, хоньхуацерит, байюнебоит, цебаит, а другие представляют собой минералогические редкости -карбоцорнаит, кордилит, доннейит, эвальдит. В породах карбонатитовой серии Хибин установлены:

Сульфиды: галенит, марказит, пирит, пирротин, сфалерит, халькопирит; Окислы, гидроокислы: анатаз. ильменит, ильменорутил, магнетит, нордстшнлит. пирохлор; Силикаты: анальцим, биотит, гармотом. монтмориллонит, натролит, ортоклаз, тетранатролит. Флогопит. циркон, агирин, вдангтонит; Карбонаты: анкетт. анкерит марганцовистый, анкилит, байюнебоит. баритокалытт. бастнезит, бербанкит, гидроталышт, давсонит, доломит, донне Кит, жоньхуаые-рит. кальцит, кальцит марганцовистый, карбоцернаит. кордилит. кугнагорит железистый, маккельвиит. родохрозит железистый, сидерит. сидерит марганцовистый, синхизит, стронцианит, ыебаит. эвальдит: Фосфаты: апатит; Сульфаты: барит, попенит: Сульфато-фосфаты: сванбергит: Фториды: нейборит. флюорит /подчеркнуты минералы ранее неизвестные в породах карбонатитовой серии Хибин/.

Минеральный состав апатит-агирин-биотитовых пород и ранних карбонатитов чрезпичпйьо щюст ч беден: кальцит, биотит-флогопит, эгирин, апатит, являются главными минералами; .пирротин и пирит второстепенными, а акцессорные минералы представлены пирохло-ром, ильменитом, магнетитом, цирконом и халькопиритом. В противоположность, минеральный состав поздних карбонатитов и карбонат-цеолитовых исил характеризуется богатством и разнообразием.

В группе карбонатовСа , Mn , Fe , Mg на основе разработанной нами методики их экспресс-диагностики выделены следующие- минералы кальцит и марганцовистый кальцит; доломит; анкерит и марганцовистый анкерит; железистый кутнагорит; карбонаты ряда железистый родохрозит-марганцовистый сидерит; сидерит. Все эти минералы встречаются в виде зернистых агрегатов /мелко-, средне-и крупнозернистых/ и имеют белый, серый, кремоватый цвета. По характеру взаимоотношений карбонатов друг с другом - равновесному или реакционному, выделяются першчине и вторичные минералы.

Наблюдается закономерная смена ассоциаций и химического состава перечисленных виае карбонатов. При последовательном образовании пород карбонатитовой серии установлена следующая обобщенная картина развития карбонатов: кальцит- кальцит + Мп-анкерит- мп-анкерит+Яе- родохрозит/+Рв-кунтагорит/-Ип -анкерит+ Мп-сидерит- сидерит. Химический состав сквозных минералов характеризуется закономерным изменением в них содержания ряда элементов от ранних генераций минералов к поздним. В состава кальцита 1 увеличивается содержание Мп и уменьшается содержание Зг. Среднее содержание мпо в кальците из ранних карбонатитов составляет 0.44^, из поздних карбонатитов с бербаякитом, анкилитом - 2.71? и из поздних карбонатитов с сянхизитом - 2.01$; для стронция средние содержания ЗгО составляют соответственно 1.42, 1.10 и 0.17$.

Анкерит в процессе образования поздних карбонатитов постепенно обогащается мп и Ро, состав шнерала изменяется от

Са1.02(М30.60Рв0.5-11ЛП0.063г0.01^С03)2 до состава Са1_10(Мп0#1^5 Ре0 з5мбо.1зХС°з)г и вплоть до образования Ре -кутнагорита, имеющего состав (Са0>д9(гй10<60Рв0>2С;ле0>20)(С03)2.

Состав карбонатов ряда родохрозит-сидерит изменяется от

Ре-родохрозита (|"ло.551?00.37'!зо.05са0.03^со3 в п0зда11Х карбонагитах до ип-сидорита (гв0>бо1Лп0>301Ле0 07Са0>03)С05 в карбонат-цеолитовых килах, в наиболее позднем типе которых устанавливается сидерит состава С^во.дб'^о.ог^о'.сп )аоу

Главными породообразу.~цими са»ч".8твми"являются пироксен и слюда, Ь апатит-эгирин-биотитовых породах пироксен встречается в виде короткопризматяческих кристаллов зеленого цвета и представлен практически чистим эгирином. Среднее соотношение На-Ме-Рв2++мп /в атомных количествах приведенных к 1'0$?/ составляет 92.9-0.8-0.3. От центральной части кристаллов манераль к краевой увеличивается содержание На, , Т1 и уменьшается

содержание Са, Ме- в ранних карбонатитах эгирин является унаследованным минералом из апатит-эгирин-биотитовых пород я вследствии этого имеет такой «о состав, кпк и минерал из апатит-эгирия-био-титовн' город. В краавыг зонах крупных кристаллов пироксена в ранних карбонатитах оч'мечнптя повышенное содержание Са, Ре24".

Слюда в неизквшш" апатит-эгирин-биотитовых породах встречается в виде мелки: правильных гепсвгонельянх чеиулк

черного цвета и представлена титанистым низкофтористш биотитом, Т102сред_=3.28?,Г сред>=1.21^, железистость Ре/(1Ч>+Ме)=0.41-0.51. От центра к 1фаю кристаллов биотита келезистость минерала изменяется от 0.41 до 0.51, уменьшается содержание Мп, На, Ва, 3?. В карбонатизированных апатит-эгирин-биотитовых породах и ранних карбонатитах слвда наблюдается в виде крупных кристаллов с ярко выраженным зональным строением. Для минерала характерны широкие вариации его состава. Состав центратьных зон кристаллов слюды подобен составу биотита из апатат-эгирлн-био'титовых пород. При переходе к краевым зонам кристаллов в минерале постепенно уменьшается содержание Уе, Г1,Маи повышается содержание Ме, 81, К, V происходит сиена титанистого биотита сначала железистым, а затем нормальным флогопитом: Ге/(га+М2)=0.12, ТЮ2=0.95$» 1=4.00%.

Отличительной чертой юрод карбонатитовой серии Хибин является большое число собственных минералов Ва, Бг, нее - в ходе выполнения данной работы установлено 18 таких минералов.

Эти минералы являются главными, второстепенными или акцессорными в поздних карбонатитах и карбонат-цеолитовых жилах; встречаются в виде отдельных выделений, равномерно распределение в объеме жил, или чаще образующих скопления,а в пустотах жил наблюдаются хорошо образованные кристаллы. В ходе исследования уточнены или впервые получены данные о физических свойствах, ИК-спок-троскопических и рентгеновских характеристиках бербанкита, карбоцернаита, кордшшта, байюнебоита, жоньхуацерита, гармотома, эдингтонита. Ми1фозондовый анализ позволил выявить особенности химического состава минералов, так для бербанкита, анкилита, карбоцерндита характерно низкое содержание Ва в сравнении с этими минералами из карбонатитов щелочно-ультраосновных массивов, установлен преимущественно Се-Ьа состав редкоземельных элементов, присутствующих в минералах и т.п.

В ходе образования различных типов поздних карбонатитов и карбонат-цеолитовых кил происходит смена ассоциаций минералов Ва, Бг, НЕЕ: от бесфторитых карбонатов Са, Иа, Бг,ЕЕЕ/бербанкит, анкилит/ к кальциевому фторкарбонату Се и 1а - синхизиту и далее к ассоциации Ва, се , Ьа , К - содержащих минералов - кордилит, байюнебоит, жоньхуацерит. Конечным итогом является образование Эг. Ва, х - содержащих карбонатов доннейита, маккельвиита,

эвальдита и бариевых цеолитов - гармотома и эдингтоната.

Апатит в породах карбонатитовой серии в наибольшей мере концентрируется в апатит-эгирин-биотитовых породах (Р205Ор=4.б2%), его количество уменьшается в раннихкарбонатитах (Р20^ор=2.35?5) и минимально в поздних карбонатитах (P20jcp=l.0J$).

Минерал наблюдается в виде мелких округлых, овальных или призматических зерен, имеющих светло-зеленый цвет. По содержанию фтора (F=2.95-3.77%) минерал является фсорапатитом. От апатита из карбонатитов щелочно-ультраосновных массивов апатит из пород карбонатитовой серии Хибин отличается повышенным содержанием ■ стронция - Sr0=0.99-2.4A% /в апатит-эгирин-биотитовых породах и ранних карбонатитах/ и повышенным содержанием редкоземельных элементов - ЕЕЕ20,=1.41-3.48% /в поздних карбонатитах/.

Глава 1У. ИЗОТОПНЫИ СОСТАВ СНОВ ПОРОДООБРАЗШЩХ КАРБОНАТАХ КАРБОНАМШ ХИБИНСКиГО Щ1СС1ША

Породообразующие карбонаты пород карбонатитовой серии Хибин имеют изотопный состав С и 0, типичный для карбонатитов из различных массивов'мира: о —2.8°/00РМЗ, 1В0=+5.9 -+14.5°/00SMCW.

Для апатит-эгирин-биотитовых пород и ранних карбонатитов (З^Сг-б.г—5.4°/00! s 180=+6.5 - +Ю.9°/0пять аначизов из шести попадают в поле "carbonatite box", которое, по мнению ряда исследователей (Deines 1989) характеризует первичные высокотемпературные магматические кар'ояатлты с мантийным источником С и 0.

Изотопный состав С и 0 в кальците из поздних карбонатитов с бербанкитом, аякоитом (£1^с=-б.а - -5.s°/00, & 1sO=+5.9 -+9.1°/00) также попадает в поле "carbonatite box". Это свидешль-ствует о том, что вещество поздних карбонатитов поступало из того же источника, что и С и 0, сосредоточенные в апатит-эгирин-биотитовых породах и в ранних карбонатитах.

С и 0 в кальците и Ма-анкеряте из поздних карбонаг'итов с синхизитом характеризуется более высокими значениями отношений 13с/12с, 18о/б0 (fi13c=-5.B - -3.9°/00, ff13o=+8.o -по сравнению с углеродом и кислородом апатит-эгирин-биотитовых пород, ранних карбонатитов и поздних карбонатитов с бербанкитом, анкялитом. Соответственно, значения81'с, S18o располагаются вне поля "carbonatite box". Подобное утяжеление изотопного состава С

-140 от ранних образований к более поздним отмечалось многими исследователями (Deines 1989). Это объяснялось тем,что от ранних высокотемпературных фаз карбонатитов к поздним пизкотемпературним происходит закономерное утяжеление изотопного состава С и 0 в результате процесса релеевского фракционирования изотопов.

Изотопный состав С и 0 в карбонатитах из Ре-родохрозит-Нп-ан-керитовых карбонатитов и ип-анкерит-мп-сздерит-натролитовых жил (У1'св-7.8 —2.8°/оо,£180=+7.9 - +14.о°/00) отличается от изотопного состава этих элементов в других типах пород карбонатитовой серии. Необычность изотошого состава С и 0 заключается в зависимости величины S^c от глубины отбора образцов: в верхней части скважины карбонаты имеют более изотопно легкий С, чем в нижней части, и в различии характера распространения изотопов С и О между сосуществующими Mn-анкеритом и Fe-родохрозитом.

Все это показывает, что при образовании этих минералов не было изотопного равновесия, и наиболее вероятно что, изотопный состав С ч 0 определяется какими-либо внешними причинами. Возможное объяснение этого неравновесия состоит либо в преимущественном фракционировании тяжелого углерода в газовую фазу с последующим удпениеы этой фазы с места реакции, или во взаимодойствие среды во время образования карбонатитов с углекислотой атмосферы. Необходимым условием выполнения, как первой, так и второй причины являются блмзповерхностнш условия образования карбонатитов.

Глава У. НЕКОТОРАЯ УСЛОШ И ыЕаЛШШ OKPAaOüAliiDi КАЖШЗМТШЗ Л1БШ 1. Температура и относительная (¡угативность HF при образовании апатит-эгирин-биотитовых пород. Оценка температуру образования пары минералов биотит+ апатит то реакции öhotht(f) * апатит/ОН/ -» биотит/ОН/ + апатит^/ проводилась при использона-нии уравнения, предложенного С.Людошггоном (budington 1973). Вычисление относительной фугитивности ш? 0) в среде при

образовании апатита и биотита по реакции? -ыинерЛл+^и-минерал -» ОН -минерал +нг , производилось по уравнению, предложенному Т.Андерсеном и Х.Аустреймом (Andersen, Austrheim 1991).

Получэнныэ нами цифры показывают достаточно высокую температуру кристаллизации апатит-эгирин-биотитопи ио|юд /550-600 С/ и низкое отношение фугитивноотиир к фугитишюоги llj>0

-15в минералообразующой среда: значения 1в(£[Гр/£ц2о> колеблются от -4.27 до -4.35. Отсюда имеем : Х^К-ц 0 0.000045-0.000054. Таким образом, значение ничтогшо мало по отношению к 0>

2.Температура и давление при образовании по§дних карбонатитов. Использование одной из разновидностей кальцит-доломитового геотермомэтра, предложенного А.С.Таланцевым /1981/ и основанного, на эффекте предельного изоморфизма Ыэ в кальците и распределения сидеритового компонента мезду сооуществущими кальцитом и доломитом-анкеритом, позволило нам рассчитать значения Тир при образовании поздних кальцитовшс карбонатитов о бербанкитом и мп-анкерит-кальцитовых карбонатитов с синхизитом.

Результаты этих рассчатов показывают невысокие температуры при образовании кальцита и Мп-анкяшта /260-330°С/, почти в два раза меньшие, чем вычисленная температура для апатит-эгирин-биотитовых пород. Расчитшшоа значение давления варьирует в достаточно широком пределе - от 0.13 до 0.45 кбор, максимальное значение превышает минимальное почги в три раза.НО порядок этих цифр свидетельствует о возможности относительно близкоповерхностного образования поздних карбонатитов.

3. О возможном механизме образования 'карбонатитов Хибин. Анализируя внутреннее строение тел пород карбонатитовой серпа массива, их взаимоотношения с вмещающими породами и особенности их минерального состава можно ввделить несколько характерных черт этих пород, которые могут указывать на вероятный механизм их образования. К ним относятся: 1/ характер контактов пород карбо-натитовой серии с вмещающими породами - как резкий, секущий так и диффузный, постепенный, В последнем случае наш наблюдались нвпе-ремещенные реликты в приконтактовой зоне карбонатитов при пересечении ими каких-либо пород,-2/ присутствие в карбонатитах перемещенных реликтов вмещающих пород, 3/ зональное строение отдельных карбонатитовы г. и карбонат-цеолитовых кил, в последних иногда наблюдаются крустифякационнш структуры, 4/ установленная независимость минерального состава карбонатитов от состава пересекаемых шли различных пород. В противоположность, некоторые тшш карбонат-цеолитовых жил лроетляют зависимость от состава вмещающих пород.

Основываясь на известных критериях о различных механизмах

образования юрод можно сделать заключение, что породы карбонатитовой серии Хибин образовались за счет двух процессов - с одной стороны карбонатиты образовались в открытых трещинах, а с другой, широко проявлялись процессы мэтасоматического развития карбонатитов.

В ЗАКЛЮЧЕНИЙ более подробно приводятся основные защищаемые положения работы, а также рассматриваются научные и практические результаты выполненного исследования. »

Опубликованные работы по теме диссертации:

1. Ешьные образования в фойяитовом обрамлении карбонатитов Хибин. - Новое в изучение минерально-сырьевых ресурсов Мурманской области. 1Э87 год. Препринт. Апатиты, 1288, с.6-9 /авторы Зайцев

A.Н., Павлов В.П./.

2. Минеральные ассоциации пород карбонатитовой серии Хибинского массива. - Тезисы доклада на выездной сессии ШО. Апатиты. 1990, с. 10 /авторы Дудкин О.Б., Минаков Ф.В., Зайцев А.Н., Павлов Б.П./.

3. Апатитовая минерализация, связанная с карбонатитовым комплексом Хибинского щелочного массива. - В кн. Щелочной магматизм северо-восточной части Балтийского щита. Апатиты, 1990, с. 97-105 /авторы Зайцев А., Павлов В.П., Полежаева Ji.Il./.

4. Минералы Ба, Sr и TR поздних карбонатитов Хибинского щелочного массива. .- В кн. Новое в минералогии Карело-Кольского региона. Петрозаводск, 1990, с.76-89 /авторы Зайцев А.Н., Меньшиков Ю.П., Полежаева Д.И., Латышева Л.Г/.

5..Маккелввиит из карбонатитов и гвдротермалитов щелочных пород Кольского полуострова впервые находки в СССР/. - ЗШО, 1990, JS 6, с.76-86 /авторы Волошин A.B., Субботин В.В., Иковенчук

B.Н., Пахомовский Я.А., Меньшиков Ю.П., Зайцев А.Н./.

6. Бариевые фтор-карбонаты редких земель щелочные массивов Кольского полуострова. - Тезисы доклада на 11 Всесоюзном совещании "Теория минералогии". Сыктывкар, 1991, с. 124-125 /авторы Яковенчук В.Н., Субботин В.В., Волошин A.ii., Зайцев Л.П., Пахомовский Я.А., БогдановаА.А./.

7. Бариевые цеолиты Хибинского щелочного массива.' - ЗШО, 1992, Jf2, С. 54-61 /авторы Зайцев А.Н., Меньшиков Ю.П., Яковенчук Ь.Н./. /¡¡$>¡0^