Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Силикатные, силикатно-солевые и солевые магмы щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук, Южная Монголия
ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология
Автореферат диссертации по теме "Силикатные, силикатно-солевые и солевые магмы щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук, Южная Монголия"
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, ПЕТРОГРАФИИ, МИНЕРАЛОГИИ И ГЕОХИМИИ
РГб од
1 3 ДЕК 200
На правах рукописи
АНДРЕЕВА Ирииа Анатольевна
СИЛИКАТНЫЕ, СИЛИКАТНО-СОЛЕВЫЕ И СОЛЕВЫЕ МАГМЫ ЩЕЛОЧНОГО КАРБОНАТИТСОДЕРЖАЩЕГО КОМПЛЕКСА МУШУГАЙ-ХУДУК, ЮЖНАЯ МОНГОЛИЯ (ДАННЫЕ ИЗУЧЕНИЯ РЛСПЛАВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ)
Специальность 04.00.08 - петрология и вулканология
АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-мниералогических наук
Москва - 2000
\
Работа выполнена в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии Наук (ИГЕМ РАН)
Научный руководитель:
академик РАН В.И. Коваленко
Официальные оппоненты:
доктор геолого-минералогических наук A.B. Гиряис доктор геолого-минералогических наук O.A. Лукашш
Ведущая организация: Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН
Защита состоится 21 ноября 2000 года в 14 часов на заседании диссертационного совета К. 002.88.01 при Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН по адресу: 109017, Москва, Старомонетный пер., 35
С диссертацией молено ознакомиться в Отделении геологической литературы БЕН РАН, Старомонетный пер., 35
Автореферат разослан 21 октября 2000 г.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат геолого-минералогических наук В.А. Первов
о&Э fryA/r, 99?, &
Введение
Актуальность темы исследования.
Проблема 'генезиса карбонатитсодержшцих комплексов в течение вот уже нескольких илетий привлекает пристальное внимание отечественных и зарубежных исследователей, госность, многообразие и нередко уникальность составов пород, ' слагающих натитсодержащие комплексы, обусловили продолжительную дискуссию об их хождении. К настоящему времени в современной литературе накоплено достаточно большое ество данных, касающихся петрологии, минералогии и геохимии карбонатитсодержащих гексов различных регионов мира (Багдасаров Ю.А, Бородин JI.C., Гинзбург А.И., Самойлов Коваленко В.И., Кухаренко A.A., Пожарицкая JI.K., Кононова В.А., Фролов A.A., Егоров Eckermann H., Pécora W., Wooley A.R., King В., Heinrich E. В и др.), проведен ряд риментальных исследований карбонатных и карбонатно-силикатных систем, однако вопрос генетической сущности до сих пор остается открытым. Решение этой сложной проблемы ю с выяснением множества геологических, геохимических и петрологических вопросов, которых одними из наиболее значительных являются: (1) генезис (магматический или эматический) карбонатитсодержащих комплексов, (2) реконструкция физико-химических нй, свойственных магматической карбонатитсодержащей системе и (3) оценка составов дающих столь широкий диапазон составов специфических видов пород. В последние годы с цыо метода исследования включений мипералообразующих сред получена важная )мация о физико-химических условиях образования ряда подобных сложных объектов, ая нашла отражение в работах исследователей (В.П.Коспок, Л.И.Паиина, Л.Н.Когарко, змаячев, В.Б.Наумов, И.П.Соловова, Д.К.Возняк, В.И.Коваленко, В.А.Турков, С.В.Соколов, tankin, M.J. Le Bas, B.E.Nesbitt, W.S. Kelly, S. Jaireth, A.K. Sen, O.P.Warma и др.). Вместе с тем, изучение состава магм карбонатсодержащих комплексов (с помощью звных включений в минералах) до последнего времени проводилось недостаточно как в i стране, так и за рубежом. На настоящий момент имеются немногочисленные данные о [еском составе магм для этих объектов, касающиеся в основпом карбонатитовых комплексов вой специфики (Л.Н.Когарко, И.П.Соловова, Л.И.Папина, В.П.Коспок, B.E.Nesbitt, Lelly). Калиевые щелочные карбонатитсодержащие комплексы в этом отношении почти не давались. По этому вопросу известны работы лишь отечественных исследователей -олововой, В.Б.Наумова, Л.И.Паниной. Все это делает особенно актуальным вопрос о :о-химических условиях образования, составе и эволюции магм калиевых щелочных но-плутоническнх комплексов и связанных с ними рудопроявлений.
Объектом исследования стали щелочные и субщелочные породы карбонатитсодержащего [екса Мушугай-Худук в Южной Монголии, относящегося к позднемезозойской вулкано-нической ассоциации калиевых щелочных и субщелочных пород и карбонатитов (Самойлов, [енко, 1983). Он характеризуется целым спектром необычных составов пород. С комплексом го большое разнообразие полезных ископаемых (апатит, магнетит, флюорит, редкие земли, ций, барий, свинец), многие из которых образуют промышленные скопления. Оценка роли тических расплавов при образовании пород и руд комплекса, а также составов таких
расплавов, необходимы для понимания генезиса карбонатитсодержащих комплексов, а таю процессов и условий концентрирования в них полезных ископаемых.
Основная цель работы состояла в выявлении физико-химических условий формирован! состава минералообразующих сред и генезиса щелочного карбонатитсодержащего комплек Мушутай-Худук (Южная Монголия).
Для достижения этой цели потребовалось решить следующие задачи:
1. Детальное исследование химического и минерального состава вкшочеш
минералообразующих сред в минералах материнских щелочных пород и руд комплекса путей их эволюции.
2. Определение физико-химических условий кристаллизации (температуры, давления, содержан: летучих компонентов) щелочных и субщелочных вулканических и плутонических пород, также связанных с ними рудоносных образований.
3. Анализ магматических процессов, ответственных за формирование щелочных пород комплек и ведущих к генерации рудоносных магм.
Фактический материал и методы исследования.
В основу работы положен фактический материал, полученный в результате исследован: коллекции образцов щелочных вулканических и плутонических пород и р; карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Специфика работ заключалась в изучении всех главных типов пород и руд комплекса, а также в выявлении изучении включений минералообразующих сред в разнообразных породообразующих минерал каждой породы.
Главным методом работы являлся метод изучения включений минералообразующих сре включающий в себя оптические, термометрические, криометрические, микрозондов) исследования расплавных и флюидных включений в минералах. По определению Н.П.Ермамн основателя метода исследования включений в минералах, под включением следует понима «всякий участок, в процессе кристаллизации герметически изолированный в теле минерала имеющий с ним фазовую границу». При этом, необходимо подчеркнуть, что расплавш включения являются наиболее ценными объектами исследования, поскольку они содержат в се уникальную информацию не только о физико-химических параметрах образования, но и о соста и эволюции расплава, которая может быть утеряна в химическом и минеральном составе сам магматических пород.
За время работы было изучено более 700 шлифов и прозрачно-полированных пластинок д всех образцов, проведено более 800 термометрических и криометрических экспериментов расплавными и флюидными включениями и выполнено около 3500 микрозондовых анализ< включающих изучение фазового состава расплавных включений, гомогенизированных стекол эт включений, а также кристаллических включений, сингенетичных расплавным.
В работе использовались следующие методы валового и локального количественно химического анализа: классический силикатный анализ (аналитик Ю.В.Долинина, ИГЕМ РА1 рентгенофлюоресцентный анализ (петрогенные и редкие элементы в породах), выполпенн] аналитиком М.Михеевым, ИГЕМ РАН; метод ГСР-МБ (полный спектр редких и редкоземельн элементов в породах), выполненный Ковачем В.П. в ИГТД РАН, г.Санкт-Петербург; электрон! зондовый анализ (полный силикатный анализ, с определением Р, Р, С1, 8, Се, Ьа, 7л, N5, У, Ш
нералах дочерних кристаллических фаз расплавных включений и в стеклах логенизированных расплавных включений, в кристаллических включениях, сосуществующих с :плавпыми включениями, а также в минералах пород), выполненный аналитиком Н.Кононковой, ГЕОХИ РАН; вторично-ионная масс-спектрометрия в гомогенных стеклах :плавных включений,выполненная А.В.Соболевым, ГЕОХИ РАН. Химические и крозондовые анализы выполнены в ИГЕМ РАН, ГЕОХИ РАИ и Центре исследований фографии и геохимии (CRPG-CNRS, Нанси, Франция).
Исследования осуществлялись в рамках базовой тематики лаборатории редкометального гматизма в ИГЕМ РАН, а также проектов 99-05-65646, 99-05-65647, поддерживаемых РФФИ и эектов 96-15-98442, 00-15-98560 (Научные школы). Научная новизна.
В минералах меланефелинитов, фонолигов, риолитов, шонкинитов, тералитов, кварцевых сиенитов, а также рудоносных апатит-магнетитовых и целестин-флюоритовых пород комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия) обпаружены первичные расплавные включения, подтверждающие кристаллизацию этих пород из магмы.
На основе исследования магматических включений в минералах впервые определены физико-химические условия кристаллизации и составы магм, включая содержание редких (Ва, Sr), редкоземельных (Се, La) и летучих (Н2О, F, Cl, S) компонентов, вулкапических, плутонических пород и руд щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия).
Установлено, что образование пород комплекса происходило из силикатных, сшшкатно-солевых и солевых магм сложного состава. Силикатные расплавы образуют непрерывный ряд составов от базитовых до риолитовых с содержанием Si02 от 47 до 80 мас.%. Силикатно-солевые расплавы имеют силикатно-фосфатную специфику, содержание фосфора в них достигает 10-20 мас.%, и по существу они являются уже рудоносными магмами. Выявлешше солевые расплавы весьма разнообразны по составу: карбонатно-фосфатные, фторидно-сульфатные, хлоридно-сульфатные, фосфатно-сульфатные. Расплавы столь разнообразной солевой специфики впервые установлены именно при изучении пород комплекса Мушугай-Худук, причем последние представлены всеми переходными составами солевых магм - от магнетит-апатитовых пород и карбопатитов до кальцит-флюоритовых, целестин-флюоритовых, флюорит-баритовых, фтооритовых, кальцит-флюоритовых и других.
Впервые в качестве дочерних мипералов магматических включений установлены целестин и циркелит, выявлены особенности их химического состава. Целестин в расплавных включениях отвечает составу как собственно целестина с вариациями содержаний ВаО от 0.5 до 6.9 мас.%, так и составу баритоцелестина с содержанием ВаО до 24.4 мас.%. Циркелит содержит повышенные концентрации Се, Sm , Nd, Gd, Yn Nb.
На основании анализа эволюции расплавов, участвующих в формировании пород комплекса, выявлены процессы, ответственные за образование специфических пород и руд и их эволюцию. Впервые доказано возникновение силикатно-солевых и солевых расплавов как на поздних, так и на ранних этапах щелочного магматизма.
Практическая значимость.
Полученные результаты по составу и условиям образования и эволюции магм принимающих участие в формировании комплекса Мушугай-Худук, вносят существенный вклад ] теорию образования силикатных и солевых магм карбонатитсодержащих комплексов концентрирующих редкие рудные элементы. Установленный магматический генезис ру; изучаемого объекта является основой для разработки новых критериев поисков и разведи месторождений полезных ископаемых, связанных с карбоиатитсодержащими комплексами Установлена определяющая роль солевых компонентов в концентрировании рудных элементов ] силикатных магматических расплавах вплоть до рудообразования.
Личный вклад автора.
1) Изучение петрографии и минералогии пород комплекса; 2) детальное исследовани расплавных и флюидных включений в минералах главных групп магматических пород и ру, комплекса; 3) проведение термометрических и криометрических исследований расплавных ] флюидных включений в минералах; 4) анализ и обобщение полученных данных.
Публикации и апробация работы.
Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 16 статьях и тезиса докладов. Основные результаты были представлены на Всероссийском петрографически совещании (Уфа, 1995), на конференции РФФИ "Геодинамика и эволюция Земли" (Новосибнрс}
1996), на Европейском симпозиуме по флюидным включениям, XIV ЕСЯОР! (Нанси, Францш
1997), на Международной конференции к 100-летию со дця рождения Н.А.Елисеева (Саша Петербург, 1998), на Международном симпозиуме "Стратегия использования и развита минерально-сырьевой базы редких металлов России в XXI веке" (Москва, 1998), на Европейско! симпозиуме по флюидным включениям, XV ЕСЯОР1 (Потсдам, Германия, 1999), н Международной конференции по расплавным включениям (Гренобль, Франция, 2000), на ХЕ Всероссийском семинаре «Геохимия магматических пород» (Москва, 2000).
Структура и объем работы.
Работа состоит из 6 глав, введения, заключения, списка литературы и приложения. В перво главе приводится краткий литературный обзор и ставится задача исследования. Во второй глав описываются методы решения поставленных задач. В третьей главе приводится петрографическа: минералогическая и геохимическая характеристика исследуемых образцов. Четвертая глар посвящена вопросам исследования магматических включений различных типов в минерала пород. В пятой главе обсуждаются условия кристаллизации и состав магм изучаемого комплекс; В шестой главе освещены петрологические выводы на основе полученных результатов.
Текстовой и иллюстративный материал изложен на 209 страницах и включает 17 рисунко 35 таблиц. Список литературы состоит из 107 наименований.
Благодарности.
Автор выражает благодарность научному руководителю академику РАИ В.И.Коваленко : руководство работой, создание условий для ее проведения, внимание и поддержку. Особу благодарность автор испытывает по отношению к Царевой Г.М., которая была моим учителем исследовании расплавных включений. Искренне признателен автор Наумову В.Б. за плодотворнс многолетнее сотрудничество, методические консультации, помощь в проведен!: криометрических и термометрических исследований флюидных включений, а также Ярмолк»
В.В., Бабанскому А.Д., Солововой И.П. за помощь и советы, которыми автор пользовался на протяжении всей работы. Большую признательность автор выражает Соболеву A.B. за проведение ионно-зондовых определений в расплавных включениях. Кроме того, автор 5лагодарит Кононкову H.H. за выполненные высококачественные анализы па микроанализаторе.
i. проблема образования пород карбонатитсодержащпх комплексов: результаты предыдущих исследований и постановка задачи данной работы.
Гипотезу магматического генезиса щелочных карбонатитсодержащих комплексов пршшло юдавляющее число как российских, так и зарубежных исследователей. Предполагалось, что icxo/шая магма может являться производной щелочной ультраосновной магмы (Даусон, Бородин, 1ерчук), что впоследствии получило экспериментальное подтверждение (Green, 1969, Wyllie, 1979). Главными процессами в генезисе щелочно-карбонатитовых комплексов признаются фракционная кристаллизация щелочно-ультраосновной магмы (Коспок, 1974, Егоров, 1991), ¿етасоматические изменения ранних ультрамафитов (Кухаренко, 1965), анатексис летасоматически преобразованных субстратов (Роненсон, 1978, Левин, Роненсон и др., 1978). Ведущее место в механизме образования карбонатитового расплава отводится процессу ликвации Le Bas, 1977; Егоров, 1969; Псрчук, 1973; Орлова, 1983; Самойлов, 1984, Соловова, 1993; Koster /an Gross, Wyllie, 1973; Freestone, Hamilton, 1980; Kjarsgaard, Hamilton, 1989; Brooker, Hamilton, 1990; Baker, Wyllie, 1990; Kjarsgaard, Peterson, 1991; Маракушев, Сук, 1998).
Карбонатиты щелочных комплексов нередко ассоциируют с магнетит-апатитовыми и шатитовыми рудами. Существуют две основные точки зрения на их генезис. Большинство «¡следователей считает эти породы магматическими образованиями, ряд авторов относит их к фодуктам гидротермальных или гидротермально-метасоматических процессов. Главными троцессами в происхождении апатитовых месторождений по мнению сторонников их магматического генезиса признаются процессы кристаллизационной и гравитационной щфференциации (Когарко, 1999) и ликвациошюго разделения силикатного и фосфатного засплава. Основанием для последнего предположения послужило экспериментальное изучение :истсм Si02-Ca0-P205-Na20, Si02-Ca5(P04)3-NaF, пироксен-апатит-виллиомит, апатит-нефелин-жллиомит, в результате которого обнаружены равновесия двух несмешивающихся жидкостей: шликатной и фосфатно-силикатной (Мелентьев, Ольшанский, 1952; Делицьша, Мелентьев, 1969; Целицын и др., 1980, 1988; Сук, 1991, 1993).
Приуроченность барит-кальцит-флюоритовых жил к карбонатитовым комплексам тослужило поводом к экспериментальному изучению систем CaF2-Ca(0H)2-CaC03 (Gittins, Tutti е. 1964), BaS04-CaC03-CaF (Юольмер и др., 1969), многокомпопентной солевой системы, юдержащей СаС03, Са(ОН)2, CaF, BaS04, I.a(OH)3 (Jones, Wyllie, 1983). Результаты исследований юдтвердили возможность магматического происхождения этих образований.
Исследуемый карбонатитсодержащий комплекс Мушугай-Худук представляет собой «хоциацию щелочных и субщелочных пород, карбонатитов, апатитовых пород, а также жильных юрод, в которых карбонат присутствует в подчиненных количествах или отсутствует совсем [флюоритовые, флюорит-баритовые, флюорит-кальцитовые, целестин-флюоритовые породы и tp.). При этом последние жрают значительную роль (~ 50%) среди рудоносных пород комплекса.
Мушугайский район развития позднемсзозойских магматических поре расположен в Мандалобипской низкогорной гряде субширотного простирания, к северу от Даланзадгада (сомон Мандал-Обо). В строении комплекса Мушугай-Худук принимают участа разнообразные эффузивные, пирокластические, субвулкаиические и интрузивные щелочные субщелочные породы, по составу варьирующие от меланефелинита и нефелиновог мелалейцитита до трахириодацита и латита в эффузивной фации, и от шонкшшга до кварцевог сиенита в плутонической фации. Установлена следующая последовательность формировали эффузивных и осадочных образований комплекса Мушугай-Худук (от ранних к поздним): 1 мелалейцититы-меланефелиниты и их пирокласты; 2) осадочные породы (конгломерать песчаники, известняки и др.); 3) субщелочные трахиты и лейкотрахиты с прослоями фонолитов; < трахидациты и трахириодациты; 5) латиты. Интрузивные породы комплекса образовались поз» субщслочных трахитов и их пирокластов. Наиболее ранними из них являются шонкиниты тералиты. Вслед за ними формировались нефелинсодержащие, щелочные и субщелочные сиенит и сиенит-порфиры, кварцевые сиениты. Подробно геологическое строение комплекса Myuiyraf Худук рассмотрено в монографии (Самойлов, Кованленко 1983), а также в работах (Баскин; Волчанская, 1976, 1977, 1978). Большой вклад в геологическую изученность комплекса внесл также Владыкин Н.В., Иванов В.Г., Ярмолюк В.В., Горегляд A.B., Кононова В.А., Онтоев Д.О Мосиондз К.А., Вертлиб В.И., Зоненшайн Л.П., Шувалов В.Ф., Нагибина М.С., Николаева Т.В СэнгэД.
С щелочным магматизмом пространственно и генетически связало формирована рудоносных пород комплекса, представленных минерализова!шыми брекчиями с карбонатны цементом, карбонатитами и породами, обогащенными апатитом. Среди карбоиатитов, значительной степени преобладают кальцитовые разности - фшоорит-кадьцитовые, квар1 флюорит-кальцитовые, барит-кальцитовые и другие, содержащие в переменных количества некарбонатные минералы. С ними тесно связана взаимными переходами серия жильных пород, которых карбонат присутствует в подчиненных количествах или отсутствует совсем. Эти пород представлены кальцит-флзооритовыми, флюорит-баритовыми, целестин-флюоритовым! флюоритовыми, кальцит-флюорит-кварцевыми, флюорит-анкерит-кварцевыми, кальцит-бари' флюорит-кварцевыми, кварц-флюорит-целестиновыми разновидностями. Сред апатитсодержащих пород выделяются магнетит-апатитовые, флюорит-целестин-магнети' апатитовые, полевошпат-апатитовые, флогопит-апатитовые. Они образуют жилы и штоки, геохимическом отношении породы комплекса Мушугай-Худук отличаются повышенны содержанием редких земель, стронция, бария и фтора. Минеральный состав пород и р> комплекса детально изучен Владыкиным Н.В. и Ивановым В.Г.
В ходе настоящего исследования нами были поставлены следующие задачи:
1) Оценка физико-химических параметров (температура, давление) минералообразования сери вулканических и плутонических пород, слагающих комплекс Мушугай-Худук и связанных ними различных типов руд.
2) Проведение детального исследования химического и минерального состава магм материнсет щелочных и рудоносных пород и путей их образования и эволюции на основе анали: расплавных включений.
3) Изучение связи между силикатными и солевыми расплавами, принимающими участие ' в образовании щелочных и рудоносных пород комплексов.
4) Рассмотрение роли и места магматических процессов, ответственных за формирование пород щелочно-карбонатитовых комплексов и инициирующих рудогенез.
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Аналитические методы.
Определение состава пород осуществлялось с помощью методов валового химического анализа, включающих класический силикатный и рентгено-флуоресцентпый анализы (петрогенные и редкие элементы) и метод ICP-MS, позволяющий получить полный спектр редких и редкоземельных элементов.
Для изучения состава стекол гомогенизированных расплавных включений, дочерних минеральных фаз во включениях, кристаллических включений, а также породообразующих минералов были исиользованы электронно-зондовый рептгепо-спектральный микроанализ (РСМА). Содержания НгО в стеклах расплавных включений определялись методом вторично-ионной масс-спектрометрия (SIMS). Аналитическая погрешность РСМА для компонентов, содержащих более 10 мас.%, оценивается в 2 относ.%, для содержаний от 1 до 10 мас.% - - 5 относит.%, для содержаний менее 1 мас.% — 10 относит.%. Погрешность результатов измерений Н20 в стеклах расплавных включений не превышает 20 отн.%.
2.2. Методы исследования магматических включений в минералах.
Исследуемые объекты представляют собой микровключения твердых фаз, расплавов как силикатных, так и солевых, расплавов-рассолов и водных растворов.
Дтя оценки температур кристаллизации породообразующих минералов и состава расплавов были проведепы термометрические исследования расплавных включений. В этих целях использовались муфельные печи и микротермокамера для визуальных наблюдений, позволяющие проводить эксперименты при высоких температурах (до 1400°С). Общая погрешность измерения температуры оценивается ±10°С.
С помощью криометрических и термометрических исследований флюидных включений определялись температурные интервалы, при которых происходили фазовые преобразования растворов (температура замерзания раствора, температура эвтектики, температура плавления или появления твердых фаз), концентрация и состав растворов во включениях, температура гомогенизации включений, а также температура плавления кристаллических фаз (в случае их присутствия во включениях). Для криометрических исследований флюидных включений применялась камера, охлаждаемая жидким азотом, с использованием длиннофокусного объектива. Рабочий интервал температур составляет от -190°С до +30°С. Точность определения температур плавления льда соответствует ±0,2°С. Термометрические исследования флюидных включений проводились в термокамере конструкции В.А. Калюжного (1958), обеспечивающей при использовании длиннофокусного объектива, точность замеров температуры ±2°С в интервале от 100 до 400°С, ±5°С - от 400°С до 800°С.
2.3.Расчстные методы.
Состав солевых расплавов, принимавших участие в формировании пород комплекса I разных стадиях щелочного магматизма, оценивался на основании расчета объемных доле дочерних минералов во включениях и полученных данных по их химическому составу.
Расчет давлений кристаллизации проводился по включениям водного раствора, а также г углекислоте, содержащейся в расплавных включениях, по методу (Наумов, 1979). Основпьш данными для определения давления в водных системах являются результаты гомогенизации криометрии включений (температура гомогенизации, концентрация и плотность растворов). П{ расчете используются диаграммы фазовых равновесий системы ЫаС1-Н20 и РТ-диаграммы д| водных растворов и углекислоты (Наумов, 1982)
3. ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ, МИНЕРАЛОГИЧЕСКАЯ И ГЕОХИМИЧЕСКА ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗУЧЕННЫХ ОБРАЗЦОВ.
Среди эффузивных пород, слагающих комплекс Мушугай-Худук, были изучены следующ] группы: меланефелиниты, фонолиты и риолиты. Все они характеризуются порфировой или сла( порфировой структурой и содержат от 7-10 до 40 % вкрапленников.
Вкрапленники меланефелинитов представлены флогопитом, диопсидом, апатитом магнетитом. Микроструктуру основной массы этих пород определяют беспорядок ориентированные удлиненно-призматические кристаллы клинопироксена, таблички флогопит мелкие зерна нефелина, магнетита и апатита. В основной массе меланефелинитов зафиксирован также анальцим, флюорит, целестин и выполняющий интерстиции между кристаллами карбонг Среди вкрапленников фонолитов отмечается флогопит, калиевый полевой шпат, плагиокл; апатит и титаномагнетит. Мелкозернистая основная масса содержит преимущественно микролю калиевого полевого шпата, лейцита, а также флогопита, апатита и титаномагнетита. Кроме того, основной массе фонолитов отмечены как отдельные кристаллы, так и достаточно крупш линзовидные обособления тонкозернистого карбоната, по составу отвечающему анкерит Риолиты, являющиеся наиболее поздними вулканитами комплекса, содержат ~ 30 вкрапленников, представленных, в основном, калиевым полевым шпатом и кварцем. Структу основной массы фельзитовая. Она состоит из мелких кристаллов калиевого полевого шпат кварца и флюорита.
Среди интрузивных пород, принимающих участие в строении комплекса Мушугай-Худ) были изучены шонкиниты, тералиты и кварцевые сиениты.
Шонкиниты представляют собой порфировидные породы, содержащие до 40 вкрапленников, представленных преимущественно флогопитом, диопсидом, К-№ полем шпатом, а также апатитом, магнетитом и кальцитом. Фазовый состав основной массы представл ассоциацией калиевый полевой шпат + флогопит + диопсид + магнетит и, в незначительш количествах, флюорит. Как и в фонолитах, в основной массе шонкинитов выявлены линзовидн обособления тонкозернистого карбоната, имеющего состав кальцита. Тералиты представля) полнокристаллические равномернозернистые породы с гипидиоморфнозернистой структуре Главными породообразующими минералами являются диопсид (~30%), флогопит (~20%) калиевый полевой шпат (-25-30%). Второстепенные и акцессорные минералы представле] фельдшпатоидами (нефелином и анальцимом), апатитом первой и второй генеращ
титаномагнетитом, сфеном и цирконом. Кварцевые сиениты характеризуются порфировидной структурой и содержат вкрапленники калиевого полевого шпата (-40-45%), диопсида (-15-20%) и амфибола (-10%). Среди второстепенных и акцессорных минералов отмечаются сфен, флогопит, апатит, магнетит, ильменит. Фазовый состав основной массы представлен, в основном, ассоциацией калиевый полевой шпат + альбит + кварц. В незначительных количествах в ней присутствуют флогопит и магнетит.
Среди рудоносных пород комплекса были изучены магнетит-апатитовые и целесгин-флюоритовые породы. Магнетит-апатитовые породы характеризуются сидеронитовой структурой и сложепы преимущественно апатитом (80-90%), а также магнетитом (10-20%) и целестином (менее процента). В составе целестин-флюоритовых руд преобладает флюорит, составляющий -70-80 % всего объема породы, и баритоцелестин (~ 15-20 %). В них также отмечается халцедон в виде прожилков и редкие зерна магнетита.
Изучение редкоэлементного состава серии пород и руд комплекса Мушугай-Худук выявило, что все исследованные образцы обогащены редкоземельными элементами, Р, Sr, Ва, Pb, U, иногда Li и обеднены Nb и Та. Породы демонстрируют близкие спектры редких и редкоземельных элементов, нормализованных по OIB, подтверждая тем самым их генетическую связь и образование в процессе дифференциации единой (или близких) родоначальной магмы.
4. ИССЛЕДОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В МИНЕРАЛАХ.
В минералах пород и руд комплекса Мушугай-Худук были выявлены магматические включения следующих типов. 1) Первичные включепня силикатного расплава. Среди них выделены как полностью раскрпсталлизованные (дочерние минералы+газ), так и стекловатые (стекло+газ) включения. Полностью раскристаллизоиапные включения являются наиболее распространенным типом всех изученных включений и обнаружены в минералах (диопсиде, флогопите, апатите, сфене, калиевом полевом шпате, цирконе, кварце) всех изученных пород (меланефелинитов, фонолитов, риолитов, шонкшштов, тералитов, кварцевых сиенитов, магнетит-апатитовых и целестин-флюоритовых руд). Включения представляют микро- и мелко-зернистый агрегат, их размеры колеблются от 20 до 100 мкм. Стекловатые включения довольно редки и обнаружены только в кварце риолитов. 2) Первичные включения силнкатко-солсвого и солевого расплава. Включения силикатно-солевого расплава установлены в апатите практически всех изученных щелочных пород комплекса за исключением риолитов и во флюорите из целестин-флюоритовой породы. Включения солевого расплава выявлены в апатите тералитов, а также в апатите и флюорите рудоносных пород (магнетит-апатитовых и целестин-флюоритовых руд). Они полностью раскристаллизованы и представлены мелко- среднезернистым агрегатом и, как правило, газовой фазой. Их размеры составляют от 20 до 80 мкм. 3) Первичные кристаллические включения, сосуществующие с расплавными, были также установлены в минералах всех изученных пород. 4) Первичные флюидные включения выявлены в апатите и кварце тералитов и кварцевых сиенитов, а также во флюорите целестин-флюоритовой породы. Среди них выделены два типа включений: 1) включения водного раствора, содержащие в своем составе водный раствор+газ+одну или несколько кристаллических фаз; 2) существенно газовые включения, обнаружены во флюорите целестин-флюоритовой породы. 5) Первично-вторичные флюидные включения. К ним относятся включения, образовавшиеся позднее включающей их
зоны, но вместе с тем до момента прекращения кристаллизации минерала-хозяина. В числ таких включений зафиксированы включения сингепетичных трещин залечивания в апатите ряд пород комплекса. Как правило, они содержат водный раствор и газ. Специальных исследовани первично-вторичных включений не проводилось. 6) Вторичные флюидные включена установлены в апатите и флюорите тералитов и целестин-флюоритовых пород. Они приурочены секущим трещинам. Аналогично первично-вторичным включениям, в их фазовом состав присутствует водный раствор и газовый пузырек.
Минеральный состав расплавных включений был изучен детально. В числе дочерни минералов силикатных включений определены диопсид, эгирин-авгит, флогопит, К-№ полево шпат, альбит, нефелин, псевдолейцит, содалит, магнетит, титаномагнетит, щелочной амфибо.1 сфен, кварц, анальцим. Иногда, в незначительных количествах в них присутствуют калыцг апатит, целестин и флюорит. Среди дочерти кристаллических фаз силикатыо-солевы включений в апатите, выявлены диопсид, флогопит, К-№ полевой шпат, машет и-титаномагнетит, кальцит, И-апатит, а также ангидрит, целестин, баритоцелестин ( меланефелинитах, лейцитовых фонолитах, шонкинитах и сиенитах), анальцим ( меланефелинитах и тералитах), пирротин (в шонкинитах), биотит, альбит, циркелит ильменит томсонит (в тералитах), сфен (в тералитах и сиенитах), анкерит (в сиенитах). Следу« подчеркнуть, что целестин и циркелит в качестве дочерних минералов магматических включени установлены нами впервые. Дочерние минералы силнкатно-солевых включений во флюорите I целестин-флюоритовых пород представлены флогопитом, баритом, флюоритом, Ка-Са сульфаток
Минеральный состав солевых включений отличается большим разнообразие! Преобладающими дочершши фазами включений в апатите из тералитов являются апатит-кальцит, составляющие равные количества (по 48 об.%). В дочернем апатите фиксируют! кристаллы магнетита, в дочернем кальците отмечаются сульфидные глобулы (халькопирит), числе дочерних минералов солевых включений в апатите из магнетит-апатитовых р} установлены ангидрит, целестин, флюорит, кальцит, магнетит и апатит (в виде каймы, отложешк на стенках вакуолей). Включения солевых расплавов во флюорите из целестин-флюоритовь пород представлены двумя типами: 1) фторидно-сульфатных расплавов и 2) хлоридно-сульфатнь расплавов. В фазовом составе фторидно-сульфатных включений установлены необычные и ран неизвестные сульфатные минералы с высокими содержаниями Эг, Ва, N8 и К, а также кальцк Важной особенностью сульфатных минералов является значительная концентрация в них фто (1,6 - 7,4 мас.%). Среди дочерних минералов хлоридно-сульфатных включений обнаружен гаи занимающий ~ 20 об.%. В остальном, их фазовый состав близок составу фторидно-сульфатш включений.
Кристаллические включения, сосуществующие с расплавнымн, отражают наб практически всех породообразующих минералов щелочных и рудоносных пород комплекса. В числе установлены апатит, флогопит, диопсид, авгит, щелочной амфибол, калиевый полевой шп; сфен, циркон, бадделеит, магнетит, ильменит, пирит, кальцит, целестин, барит, ангидр! флюорит, гаюин.
Исследование флюидных включений в кварце сиенитов и во флюорите из целеси флюоритовых пород позволили установить, что в формировании пород комплекса на поздл этапах магматизма принимали участие солевые расплавы-рассолы (плотность 1,3 - 1,5 г/с;
содержание Н20 - 30-40 мас.%), и высокосоленые растворы (плотность 0,7 - 1,0 г/см3, содержание Н20 - 70-85 мас.%).
Наличие всех перечисленных типов магматических включений в минералах пород и руд комплекса свидетельствует об их кристаллизации из магматического расплава при участии водного флюида.
5. УСЛОВИЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И СОСТАВ МАГМ КОМПЛЕКСА МУШУГАЙ-
ХУДУК. 5.1. Температура и давление.
Температуры кристаллизации магм, из которых образовались породы комплекса Мушугай-Худук, определялись методом гомогенизации расплавных включений. Систематическое отсутствие полной гомогенизации включений в апатите изученных пород, а также и в некоторых других минералах, возможно связано с тем, что магматическая система в момент кристаллизации последних была гстерогениа и содержала наряду с расплавом самостоятельную флюидную фазу. Подтверждением служит наличие мельчайших флюидных включений, сингенетичных расплавным, в апатите и сфене ряда пород. В связи с этим, температура частичной гомогенизации включений (температура растворения последней кристаллической фазы) может, вероятно, рассматриваться в качестве минимальной температуры кристаллизации миперала. Данные по температурам полной и частичной гомогенизации включений представлены в таблице 1. Кристаллизация пород комплекса протекала в интервале температур - от 1220 до 850°С.
Термометрические и криометрические исследования расплавных и флюидных включений в минералах щелочных пород комплекса позволили также реконструировать давлепие при кристаллизации последпих. В результате нагревания, при температуре 1100°С, было зафиксировано разложение кальцита, присутствующего в числе дочерних фаз расплавных включений в клинопироксене меланефелинитов. При этом происходило обособление углекислотиого флюида, при комнатной температуре содержащего жидкую и газовую фазу. Полученные параметры минералообразовапия (температура гомогенизации и плотность флюида) в совокупности с применением РУТ-диаграмм (Наумов, 1982) позволили оценить давление кристаллизации меланефелинитов, наиболее ранних пород комплекса. Оно составляет ~ 3 кб. Присутствие водпых флюидных включений, сингенетичных расплавным, в кварце сиенитов, дало возможность определить давление в момент кристаллизации этих пород. Оно также не превышает 3 кб.
Термометрические эксперименты с расплавными включениями в апатите рудоносных апатит-магнетитовых пород комплекса не позволили получить точную температуру кристаллизации этого минерала. При температуре 1280°С включения содержали расплав и дочерний апатит в виде каймы, растворения которой достигнуть не удалось. Несмотря на это, можно сделать вывод, что магмы магнетит-апатитовых пород являются высокотемпературными, температуры их кристаллизации вероятно превышали 1200°С. Близкие данные по температурам гомогенизации включений в кристаллах апатита редкоземельно-апатитовых руд комплекса Мушугай-Худук были получены ранее (Наумов, Соловова и др, 1988), они соответствуют 1240-1290°С.
Таблица 1. Температуры гомогенизации расплавных включений в минералах пород комплекса Мушугай-Худук
Порода Минерал-хозяин Состав расплавных включений Тгом., оС
Меланефелиниты Диопсид Силикатные 1220-1200
Апатит Силикатно-фосфатные 1220-1200
Шонкиниты Апатит Силикатные 1180-1170
Силикатно-фосфатные 1180-1170
Диопсид Силикатные 1170-1150
Калиевый Силикатные 1130-1110
полевой шпат
Тералиты Апатит Силикатные 1190-1180
Силикатно-фосфатные 1190-1180
Фосфатно-карбонатные
Диопсид Силикатные 1170-1150
Флогопит Силикатные
Циркон Силикатные 1190
Сфен Силикатные 1140
Фонолиты Апатит Силикатные 1190-1180
Силикатно-фосфатные 1190-1180
Кварцевые сиениты Апатит Силикатно-фосфатные 1220-1200
Сфен Силикатные 1110
Калиевый полевой шпат Силикатные 1070
Кварц Силикатные 950
Риолит Кварц Силикатные 850
Магнетит-апатитовые породы Апатит Фосфатно-карбонатные > 1200
Целестин-флюори-товые породы Флюорит Силикатио-сульфатные > 1000
Фторидно-сульфатные 670
Хлоридно-сульфатные 600
Цслестин-флюоритовые породы образовались при значительно более низких температура; Кристаллизация флюорита из солевого расплава происходила в интервале температур от 670 д 600°С. Еще более низкие температуры установлены в этих породах для расплавов-рассолов (55( 370°С) и высокосоленых растворов (430-265°С).
5.2. Химический состав изученных расплавов и его особенности.
Химический состав стекол гомогенизированных расплавных включений, а также остаточны стекол во включениях, можно рассматривать как состав расплава, оставшегося пос; кристаллизации минерала-хозяина (11оеск1ег, 1984). Изучение состава стекол гомогенизированнь: расплавных включений в породообразующих минералах пород дает возможность проследи: эволюцию расплава в процессе становления комплекса. Анализируя эти данные, мы принимает
что химические составы гомогенизированных расплавных включений геохимически соответствуют составу магм, из которых кристаллизовались минералы исследуемых пород.
5.2.1. Меланефелиниты.
В меланефелинитах стекла гомогенизированных расплавных включений были проанализированы в диопсиде и апатите. Для гомогенных стекол в днопсиде установлен интервал удержаний ЭЮ; от 47 до 52 мас.%, что несколько превышает содержание этого элемента в :оставе породы. В целом, изученные составы расплавов близки меланефелинитам. Для стекол расплавных включений, как и для валового состава пород, характерны повышенные концентрации ПОг, ГеО, СаО, щелочных, редких (ВаО, БгО) и редкоземельных элементов (Се20з). Отличительной чертой расплавов во включениях являются также высокие содержания фосфора, достигающие 1 мас.%. Изученные расплавы заметно обогащены такими летучими компонентами, как Р (до 0,9 мас.%) и Э(до 0,34 мас.%), и обеднены С1 (не более 0,04 мас.%). Выявление кальцита з числе дочерних кристаллических фаз включений и его диссоциация во время термометрических экспериментов, позволили рассчитать не только давление кристаллизации, но и концентрацию С02 в гомогенном расплаве, которая Таблпца 2. Химический состав (в мас.%)
стекол гомогенизированных расплавных включений в минералах пород комплекса Мушугай-Худук.
довольно высока и соответствует 0,54 мае. %.
Содержания 1ЬО в стеклах расплавныхвключений, определенные с помощью ионного зонда, составляют 0,11 мас.%. Полученные данные хорошо :огласуготся с высокими температурами гомогенизации (1200-1220°С) расплавных включений, подтверждая образование минералов меланефелинитов из «сухой» высокотемпературной магмы.
Проведенные исследования с расплавными включениями в диопсиде меланефелинитов и анализ гомогенных стекол этих включений позволили установить, что выявленные расплавы обогащены титаном, железом, кальцием, щелочами, фосфором, редкими (Ва, 8г) и редкоземельными элементами (Се) (табл. 2), при этом основными летучими компонентами В НИХ ЯВЛЯЮТСЯ СС>2, Р и
В апатите расплавные включения характеризуются высокими концентрациями фосфора, MgO, СаО, РеО и щелочей. Высокие концентрации фосфора во включении дали основание охарактеризовать
Комп. 1 2 3 4 5
БЮ2 47,33 56,11 61,39 60,22 61,76
ТЮ2 0,90 0,74 0,61 5,08 0,15
А1203 10,60 15,35 19,33 17,20 19,21
ЕеО 6,22 5,14 1,84 2,99 0,64
МпО 0,10 0,12 0,08 0,01 0,01
Л^О 8,69 3,20 0,97 0,44 0,16
СаО 11,93 5,38 2,63 4,77 3,11
ВаО 0,73 0,32 0,61 1,37 0,61
БгО 1,47 0,54 0,49 0,00 0,51
N320 3,54 5,59 4,86 3,36 6,08
К20 6,05 5,87 5,34 3,54 6,79
Р205 0,96 0,27 0,22 0,03 0,02
С1 0,03 0,10 0,10 1,17 0,22
Р 0,35 1,26 0,42 0,16 0,02
Се203 0,23 0,09 0,23 0,00 0,09
Ьа203 0,04 0,10 0,00 0,36 0,30
в 0,34 0,10 0,08 0,16 0,03
Сумма 99,51 100,28 99,20 100,21 99,71
М.-Х. Д Д ПШ Сф ПШ
1
4
Примечание: РеО - железо общее, меланефелинитах, 2-3 -в шонкинитах, тералитах, 5-6 - в кварцевых сиенитах. Д -диопсид, ПШ -щелочной полевой пшат, Сф -сфен, Кв - кварц.
его состав как фосфат! ю-силикатный.
5.2.2. Шонкииитыи фонолиты.
В апатите шонкинитов и фонолитов были установлены расплавные включения силикатного 1 силикатно-солевого расплава. Кроме того, в шонкшштах стекла гомогенизированных расплавньп
включений бьиш изучены также в длопсиде 1 Таблица 3. Химический состав (мас.%) калиевом полевом шпате. Составы стеко: гомогенизированных стекол расшивных гомогенизированных силикатных . включений в апатитовых вкрапленниках пород
комплекса Мушугай-Худук. силикатно-солевых расплавных включений ]
апатитах шонкинитов и фонолито] представлены в табл. 3, стеко: гомогенизированных силикатных включенш в диопсиде и калиевом полевом шпат шонкинитов - в табл. 2. Общей для все: расплавов закономерностью являютс; высокие содержшшя в них щелочей, в сумм достигающие 13,7 мас.%, при этом во все: случаях отмечается преобладание калия па натрием.
Гомогенные стекла расплавньг силикатных и силикатно-солевых включени: в апатите шонкинитов и фонолито существенно различаются по содержаниь Р205 (0.03 - 2.3 и 6.4-20.5 мае.0/ соответственно), а также (в мас.%) по БЮ (63 и 22), А120з (20 и 8.4), N^0 (0.1 и 12; СаО (2.3 и 23). Результаты ионно-зондовы определений показали, что содержания ЬУ как в силикатных, так и в силикатнс фосфатных расплавах, незначительны составляют 0,12 - 0,24 мас.%.
В некоторых гомогенизированны силикатно-солевых включениях в апатит шонкинитов выявлены две стекловатые фаз! с четкой границей между ними. Химический состав одной из этих фаз близок составу гомогенны стекол силикатно-солевых включений, другая фаза значительно обогащена Р2О5, СаО и обеднен 8102, А120з, N^0 (табл. 2, анализы 4, 5), что указывает на расслаивание расплав: Экспериментально надкостная несмесимость фосфорсодержащих щелочных расплавов был получена Н.И. Сук (Сук Н.И., 1993) на примере Хибинского щелочного массива. Обогащенны фосфором (до 15.9 мас.%) и железом (до 35 мас.%) расплавы были установлены при анализ глобул в остаточных стеклах андезитов Сапторини (Ьиа^й В., 1987).
Коми. 1 2 3 4 5
8Ю2 62,96 60,60 35,05 30,75 21,96
ТЮ2 0,06 0,10 4,29 3,76 2,61
Д1203 19,93 19,60 10,78 10,98 8,42
РеО 0,54 0,73 8,37 7,35 5,47
МпО 0,00 0,12 0,25 0,24 0,13
1У^О 0,28 0,31 10,13 9,46 7,10
СаО 2,34 2,84 13,39 16,98 22,94
ВаО 0,69 0,68 0,63 1,66 1,57
БгО 0,39 0,18 0,24 0,65 0,82
N320 4,64 4,61 3,03 0,82 0,84
К20 8,31 8,47 4,81 6,91 5,39
Р205 0,03 0,54 8,70 10,99 20,51
С1 0,02 0,01 0,31 0,03 0,00
Г 0,06 0,02 0,33 0,27 0,50
Се203 0,23 0,29 0,42 0,08 0,17
Ьа203 0,04 0,08 0,14 0,01 0,06
в 0,05 0,12 0,24 0,25 0,25
Сумма 100,37 99,30 101,11 101,19 98,74
0,34 0,30 0,55 0,56 0,56
Примечание. РеО - железо общее. 1 -5 -гомогенизированные стекла расплавных силикатных (1-2) и силикатно-солевых (3-5) включений в апатите фонолитов (1 -3) и шонкинитов (4 -5).
Ан&'шз химического состава стекол гомогенизированных расплавных
включений в апатите показал, что концентраторами фосфора являются силикатно-солевые расплавы, тогда как силикатные расплавы содержат Р205 в незначительных количествах. Выявленные тенденции к понижению содержания фосфора в расплавах с ростом концентрации в них ЭЮз и ЛЬОз и увеличению содержания этого компонента с повышением концентрации М§0 и СаО полностью согласуется с экспериментальными данными (Кригман Л.Д., Крот Т.В., 1991). Положительная корреляция Р2О5 и М§0 доказывает, что высокая концентрация фосфора в расплавных включениях не является следствием растворения минерала-хозяина прп некотором перегреве апатита в эксперименте по гомогенизации включений (рис. 1).
Проведенные исследования расплавных включений в апатитах лейцитовых фонолитов и шонкинитов позволили выявить природные фосфатно-силикатные расплавы, содержащие до 10 - 20 мас..% Р2О5. Выявленные в результате термометрических
экспериментов в пределах единого включения две несмешивающиеся фазы с четкой границей между ними указывают на расслаивание силикатно-солевого расплава, что может привести к появлению солевых фосфатных расплавов. Такой фосфатпо-сульфатный расплав был обнаружен ранее (Наумов В.Б., Соловова И.П. и др., 1988) в кристаллах апатита из
редкоземельно-апатитовых руд
комплекса Мушугай-Худук.
В диопсиде шонкинитов стекла расплавных включений характеризуются повышенными концентрациями Т1О2, РеО, Б, фосфора и пониженными - хлора и редкоземельных элементов. Содержание кремнезема составляет от 54 до 57 мас.%. В целом, изученные расплавы близки к составу трахитов и щелочных трахитов.
Составы расплавов в калиевом полевом шпате отличаются от составов расплавов в диопсиде повышенными содержаниями (в мас.%) 8102 (57 и 61), А12Оз (18-19 и 13-17 соответственно), ВаО (0,6-1,1 и 0-0,3), ЭЮ (0,5-1,2 и 0,1-0,5) и значительно более низкими концентрациями БеО (3-5,6 и 1,8-2,6), 1^0 (1-1,4 и 3-4,7) и СаО (2,6- 3,8 и 5-6). В то же время по содержанию фосфора, фтора, серы и редкоземельных элементов они довольно близки. Состав расплава при кристаллизации калиевого полевого шпата на классификационной диаграмме 8102 -Ка20+К;0 также попадает в область составов трахитов и щелочных трахитов.
4 8 12 16 20 24 P.O.
4 8 12 16 20 24 P.O.
Рис. 1. Диаграммы зависимости концентраций Р.О, от содержаний в расплаве SiO,, Л10,, MgO и СаО. Пунктирной линией соединены составы расплавов, сосуществующих в пределах единого включения. 1 - шонкиниты, 2 - лейщгговые фонолиты.
5.2.3. Тералиты.
Стекла гомогенизированных раеплавных включений были проанализированы в четырех минералах тералита: клипопироксене, апатите, сфене и цирконе. Для них установлен широки? диапазон содержаний ЗЮ2 - от 31.4 до 62.9 мае. %. Минимальные содержания БЮ2 выявлены вс включениях в апатите, а максимальные - во включениях в сфене. Отличительным свойством всо расплавов является повышенная концентрация щелочей, которые в сумме составляют до 14.5 мае %.
Во включениях в дионсидс установлены 2 типа расплавов, имеющих существенные различия в содержаниях как 8 Юг (47-48 и 56 мае. % соответственно), так и таких иетрогенны> компонентов, как А1203(9 и 13-15 мас.%), РеО (10 и 5-8 мас.%), MgO (до 9,5 мас.%), СаО (12-13 I 6-9%), КагО+КгО (в среднем 5.8 и 8%), Р (2.6 и 0.9-0.0%). Первый тип расплава, имеющий более основной состав, соответствует субщелочным габброидам на классификационной диаграмме ЙЮ: - №20+К20. Второй тип попадает в поле сиенитов, отчасти монцошггов. Включения, имеющие различный состав, обнаружены как в разных кристаллах, так и в пределах одного кристалл; клинопироксена.
Химические составы гомогенных стекол раеплавных включений в сфене характеризуются высокими содержаниями (в мае. %): 8102, ТЮ2, №20ьК20, 2г02, СезОз, Р, С1 и низким! концентрациями М§0 (табл. 2). При этом четко прослеживается тенденция обеднения расплав: РеО, ТЮ2, СаО и ХгОг с ростом концентрации БЮг. Установлена обогащешюсть расплава Т1, Са Се и '¿г, т.е. теми компонентами, которые входят в состав сфена, что могло произойти или ] природных условиях, или в процессе эксперимента в результате перегрева включений I растворения части вещества минерала-хозяина. Расчеты показали, что это предположен!!! возможно, и в расплав могло перейти до 5-15% сфена. В целом же изученные расплавы в сфен< тералита близки к составу сиенитов и щелочных сиенитов.
Химический состав гомогенизированных включений в апатите аналогичен состав; силикатно-фосфатпых включений в апатите фонолитов и шонкинитов. Кроме силикатно-солевы: включений, в апатите установлены также сингенетичные им включения солевых расплавоЕ Расчитаншлй состав солевого расплава содержит (в мае. %): 54.09 СаО, 17.64 Р2О5, 2.59 РеО, 1.: БЮг, 0.1 Ка20, 1.7 Се203, 0.7 1_а203, 19.39 С02, 1.78 Р, 0.20 Э, 0.61 Си. По преобладающи концентрациям Са, Р и СО2 над остальными компонентами расплав можно охарактеризовать ка фосфатно-карбонатный. Обращают на себя внимание довольно высокие содержания в этог расплаве редкоземельных элементов и фтора, т.е. тех компонентов, которыми обогащеш карбонатиты и магнетит-апатитовые породы комплекса Мушугай-Худук.
Расплавы в цирконе отличаются высокими содержаниями 8102, АЬОз, Иа20 + К20, /г02, С и Б. Состав расплава при кристаллизации циркона близок составу щелочных сиенитов.
5.2.4. Кварцевые сиениты.
Стекла гомогенизированных раеплавных включений были изучены в апатите, сфене, щелочном полевом шпате и кварце сиенитов. Химический состав некоторых гомогенизированных включений приведен в табл. 2. Для стекол во включениях установлен диапозон содержаний БЮ; от 28 до 77 мас.%. Минимальные содержания ЭЮг (28-30 мас.%) выявлены во включениях г
апатите, максимальные (67-77 мас.%) - во включениях в кварце. Расплавы в кварцевых сиенитах характеризуются высокими содержаниями щелочей, при этом наблюдается явное преобладание калия над натрием.
Гомогенные стекла включений из апатита отличаются высокими концентрациями Р2О5, СаО, N^0, БеО, редкоземельных элементов (Се20з+1,а20;з), Р и Э. Изученные расплавы идентичны фосфатно-силикатным расплавам, Выявленным ранее в апатите всех исследованных магматических пород. Стекла гомогенизированных включений в сфене характеризуются интервалом содержаний 8Ю2 от 64 до 70 мас.%. Они отличаются повышенными концентрациями ГЮ2 (1,4-4,2), РеО (2,3-3,3), Р (0,30-0,58) и пониженными содержаниями М§0 (0,03-0,36). Следует отметить прямую корелляцию между БЮг и ТЮ2. В целом, изученные расплавы в сфене сиенитов оказались близки к составу трахидацитов и трахириодацитов. Химический состав гомогенных стекол в калиевом полевом шпате соответствует щелочным трахитам и отличается высокими концетрациями Л120з, Ыа20+К20, ВаО, и низкими - 'П02, М§0, С1, 8 и редкоземельных элементов. Стекла гомогенизированных включений в кварце так же, как и стекла во включениях в сфене, характеризуются широким диапазоном содержаний кремнезема - от 67 до 77 мае. %. Особенностью их химического состава являются повышенные содержапия А12Оз и щелочей и пониженные концентрации М£0, СаО и Р. Выявлена обогащенность изученных расплавов 7Ю2 и С1 по сравнению с расплавами, установленными в более ранних минералах сиенитов, что свидетельствует о высокой степени дифференцированности этих расплавов.
5.2.5. Риолиты.
В кварце риолитов были проанализированы как стекла гомогенизироватгых расплавных включений, так и остаточные стекла во включениях (т.е. расплавные включения, не подвергнутые нагреванию). Результаты микрозондового исследования свидетельствуют о близости их составов. Цля стекол гомогенизированных расплавных включений характерен большой интервал содержаний кремнезема - от 70 до 80 мас.%. Содержание щелочей в расплавах варьирует от 4,5 до 9 мас.%. По сравнению с валовым составом пород, характеризующимся высокими содержаниями калия (10,41 %) при практически полном отсутствии натрия (0,22 %), в составе расплава из включений, наряду с калием, отмечаются значительные концентрации натрия. Коэффициент агааитности в изученных расплавах довольно высок и, как правило, колеблется в пределах от 0,8 до 1.
Исследованные расплавы также характеризуются низкими содержаниями СаО, МдО и ТЮ2. Обращают па себя внимание повышенные концентрации С1 (до 0,42 мас.%) и ЯЬ (до 0,48 мас.%). Сумма компонентов для всех проанализированных и остаточных стекол значительно меньше 100 %. Дефицит составляет в среднем около 4-5 % для гомогенизированных расплавных включений и -7,5% для остаточного стекла, что указывает, по-видимому, на присутствие воды в этих расплавах.
5.2.6. Магнетит-апатитовые и целестин-флюоритовые породы.
Состав расплава, установленный в апатите магнетит-апатитовых пород, можно охарактеризовать как фосфатно-сульфатный, учитывая преобладание в числе дочерних минералов апатита и ангидрита, занимающих примерно одинаковые количества во всем объеме включений
(40 %). Характерной особенностью расплава, являются также повышенные содержания вгО ( мас.%), Р (3,7 мас.%), С02 (1,92 мас.%) и редкоземельных элементов (Се2Оз и 1,а203), в сум\ составляющих 1,2 мас.%.
Проведенные исследования расплавиых включений во флюорите из целестин-флюоритово породы щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук позволили установит силикатно-сульфатные, а также солевые расплавы фторидно-сульфатного и хлоридно-сульфатно1 составов, участвовавшие в формировании пород этого комплекса. Расчитанный состав силиката« сульфатного расплава отличается повышенными концентрациями щелочей, в сумч составляющих 9,6 мас.%, фтора (4,3 мас.%), железа (4,2 мас.%) и воды (~ 7,5 мас.%) пр содержании 8102 - 26,6 мас.%. Для расплава фторидно-сульфатного состава характерны высок! содержания СаО (35 мас.%), Б (33,1 мас.%), ЯгО (9,9 мас.%), Р (5,5 мас.%) и Н20 (6 мас.%). составе хлоридно-сульфатного расплава, наряду с высокими концентрациями БОз (29 мас.%), Са (26 мас.%) и С1 (10,9 мае. %), содержатся повышенные концентрации ЭгО (5,7 мас.%) и СОг (4 мас.%). Необходимо отметить снижение содержаний воды и фтора в хлоридно-сульфатнь расплавах по сравнению с силикатно-сульфатными и фторидно-сульфатными расплавами.
6. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ МАГМ КАРБОНАТИТСОДЕРЖАЩЕГ КОМПЛЕКСА МУШУГАЙ-ХУДУК.
По существующим петрогенетическим представлениям источником щелочных маг считается мантия, при этом образование щелочных пород определяется двумя основные процессами: 1) возникновением магм в ходе частичного плавления вещества мантии и последующей их дифференциацией, которая приводит к изменению состава первичных магм процессе их подъема в верхние этажи земной коры. Для калиевых щелочных пород наибол вероятным мантийным источником являются флогопитовые перидотиты и клипопироксенип Допускается, что эти флогопитовые перидотиты и пироксениты могут быть представлен продуктами интенсивного мантийного метасоматоза (Рябчиков, 1987).
Доказательства мантийной природы пород (в том числе и рудоносных) комплекса Мушуга Худук были получены в результате Юэ-Бг изотопных исследований (Самойлов, Коваленко, 198: Первичное отношение 875г/868г в породах комплекса составляет 0,7054-0,7068, что согласуется данными, получецными по мантийным щелочным породам и карбонатитам из других район-мира. Таким образом, процесс выплавления магм из мантии и их последующая дифференциащ; является скорее всего ответственным за образование щелочного карбонатитсодержаще комплекса Мушугай-Худук. В связи с этим, чрезвычайно важным вопросом является выявлен состава иервичной магмы и рассмотрение процессов ее дифференциации, приводящих образованию всего многообразия пород и руд комплекса Мушугай-Худук.
Анализ результатов проведенных исследований позволил установить в числе процессе ответственных за образование пород комплекса, следующие: 1) кристаллизационн) дифференциацию магмы, 2) расслоение магм (ликвацию), и 3) смешение контрастных по соста расплавов.
6.1. Роль магматических процессов в формировании пород комплекса.
6.1.1. Кристаллизационная дифференциация магмы.
Исследование расплавных включений в породообразующих минералах всей серии щелочных пород дало уникальную возможность проследить пути эволюции магматического расплава в процессе становления комплекса Мушугай-Худук. Изученные расплавы во включениях широко варьируют по содержанию кремнезема и образуют непрерывный ряд составов от базитовых и ультрабазитовых до риолитовых. Для оценки роли процесса кристаллизационной дифференциации магмы в образовании пород комплекса было рассмотрено поведение различных петрогенных компонентов (БЮг, А120з, ТЮг, РеО, N^0, СаО, Р2О5, Кта;0, К20 и Се20з) в изученных расплавах в зависимости от измепения их магнезиальности. Некоторые из этих зависимостей демонстрируются на рис. 2.
О 0 Г ■—^--
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Mg# Mg#
Рпс. 2. Вариации составов (в мас.%) расплавных включений в минералах щелочных пород в зависимости от магнезиальности расплава. 1 - 7 -расплавные включения: 1, 2 - в апатите (1 - силикатного расплава, 2 - силикатно-фосфатного расплава), 3 - в клинопироксене, 4 - в калиевом полевом шпате, 5 - в сфене, 6 - в цирконе, 7 - в кварце; 8 валовый состав пород комплекса; 9 - составы минералов: Ар - апатит, Срх -клинопироксен, Kfs - калиевый полевой шпат, Phi - флогопит, Sph - сфен, Zrn - циркон, Mt - магнетит. Сплошной линией показан тренд кристаллизационной дифференциации. Поле с горизонтальной штриховкой - расплавы, силикатно-фосфатного состава. Пунктирной линией соединены составы расплавов, сосуществующих в пределах единого включения.
На диаграмме, демонстрирующей зависимость Si02 от магнезиальности, составы силикатных расплавов образуют единый тренд, в целом показывающий увеличение содержаний SiOj с понижением магнезиальности. Наибольшая магнезиальность фиксируется в расплавах из клинопироксенов меланефелинитов, наименьшая - в кварце сиенитов и риолитов. В области
значений магнезиалыюсти от 0,6 до 0,1 для изученных расплавов характерно постепенное устойчивое возрастание содержаний ЙЮг, что вероятно регулируется фракционно кристаллизацией в значительной мерс клинопироксена, а также некоторых других минералов флогопита, апатита и магнетита. При значении магнезиальности 0,1 отмечается резко возрастание содержаний 8Ю2, которое обусловлено фракционированием из сиенитового расплав щелочного полевого шпата при незначительной роли Ре, Г^-минералов.
Накопление глинозема в изученных расплавах контролируется фракционирование! клинопироксена, флогопита, и возможно, апатита и магнетита. При этом клинопироксен являете; по-видимому, главным минералом среди осаждающихся фаз базитовых расплавов. При переход расплавов основного состава в средние, роль клинопироксена несколько сокращается . фракционирование расплавов осуществляется, вероятно, уже при заметном участии фдогопип Резкий спад содержаний АЬОз объясняется интенсивным фракционированием калисвог полевого шпата из магмы сиенитового состава.
На диаграмме - СаО, отчетливо фиксируется обеднение расплавов этим компонентом понижением магнезиалыюсти. Довольно быстрое уменьшение содержаний СаО ; в расплава регулируется фракционной кристаллизацией клинопироксена и апатита. Затем направлени тренда эволюции становится более пологим, фракционирование расплавов происходит пр увеличении роли калиевого полевого шпата и сфена. Аналогичная картина наблюдается и дл М£0.
Для РеО и ТЮ2 направление трендов эволюции имеет общую тенденцию к умецьшенш содержаний РеО и ТЮ2 в расплавах с понижением их магнезиальности. Заметное обеднени расплавов РеО и ТЮг при переходе от базитовых расплавов к средним объясняется, вероятш значительным фракционированием флогопита, а также магнетита и титаномагнетита. В расплава более кислого состава процессы фракционирования контролируются уже другим парагенезисачи, где вместо флогопита появляется сфен.
Поведение Ка20 в изученных расплавах аналогично поведению А120з. С понижение магнезиалыюсти расплавов, эволюция последних направлена в сторону обогащения №20. Пр переходе от средних составов к кислым наблюдается резкое обеднение расплавов эти компонентом, что обусловлено интенсивной кристаллизацией из магмы щелочного полевог шпата. В отношении К20, можно лишь отметить высокие и сравнительно постояннь концентрации этого элемента в изученных расплавах, что закономерно, учитывая калиеву] специфику комплекса Мушугай-Худук.
Рассмотренные вариационные диаграммы позволили выявить основные тренды эвошоци изученных силикатных расплавов, в целом, показывающие уменьшение в них концентраци ГУ^О, СаО, ТЮ2, РеО, Се20з и увеличение содержаний 8Ю2, А120з и щелочей с понижение магнезиальности. При этом следует отметить хорошую согласованность установленных тренде для расплавных включений с валовыми составами пород комплекса. Постепенные и непрерывнь изменения составов расплавов дают основание предположить существование единого процесс ответственного за формирование всей серии щелочных пород комплекса. Таким процессо! вероятнее всего, является кристаллизационная дифференциация магмы, близкой по соста! меланефелинитам. Роль кристаллизационной дифференциации подтверждается также данным по температурам гомогенизации расплавных включений, указывающими на образование поре
комплекса при последовательно понижающихся температурах от 1220 до 850°С. Вместе с тем, обращает на себя внимание заметный разброс содержаний исследованных элементов в расплавах при одном и том же значении магнезиальности. Такой разброс содержаний может быть частично связан с локальными эффектами (например, с некоторым перегревом включений), а также с процессами ликвации.
6.1.2. Жидкостная песмесимость (ликвация').
Исследование включений в апатите практически всех изученных пород комплекса Мушугай-Худук позволило установить присутствие в них силикатно-фосфатных расплавов с высокими содержаниями Р2О5 (от 8 до 20 мае. %). Особенностью этих расплавов являются также повышенные концентрации Ре, Са, Ва, Се, Ьа и Р. Наряду с силикатно-солевыми включениями с высокими содержаниями Р, Ре, Мя и Са в апатитовых вкрапленниках фополитов и шонкинитов обнаружены силикатные расплавы, обедненные этими компонентами. Важным результатом проведенных исследований является обнаружение фосфатно-силикатных включений уже на самой ранней стадии становления комплекса -в апатите меланефелинитов, что подтверждает кристаллизацию этого минерала из силикатпо-фосфатного расплава. При этом установлено, что за образование клинопироксепа в меланефелшштах ответственны силикатные расплавы с содержанием фосфора, пс превышающего 1 мас.%.
Составы силикатно-фосфатных включений в апатите не подчиняются тенденции, проявленной для силикатных расплавов. Они образуют серию расплавов с близкими величинами магнезиальности - от 0,5 до 0,6, что соответствует магнезиальности изученных базитовых расплавов (рис.2). Силикатно-фосфатные расплавы установлены в апатите всех изученных пород вплоть до кварцевых сиенитов. При этом все расплавы имеют одинаковые характеристики -близкие значения магнезиальности и постоянную высокую температуру образования, соответствующую порядка 1200°С. Вполне вероятно, что апатит, содержащий силикатно-фосфатные расплавные включения в кварцевых сиенитах, является интрателлурнческим минералом, который мог находиться в магме в виде взвеси и затем мехапически перемещаться в зоны остаточной жидкости. Подобный механизм распределения минералов в ходе дифференциации апатитоноспой магмы (гравитационно-кинетическая гипотеза) был предложен Когарко Л.П. с целью объяснения генезиса апатитовых месторождений (Когарко, 1977, 1999). Апатит и клшюпироксен являются одновременно кристаллизующимися ликвидусными мипералами меланефелинитов. Это дает основания предположить, что магматическая система в момент образования меланефелинитов была гетерогенна, и кристаллизация минералов породы происходила не менее, чем из двух расплавов силикатного и силикатно-фосфатпого состава.
Полученные на основе изучения расплавных включений данные свидетельствуют, что уже на ранних этапах щелочного магматизма при температурах выше 1220°С произошло разделепие первоначально гомогенного расплава, обогащенного фосфором, СО2, Н и Э, на два самостоятельных -силикатный и силикатно-фосфатный в процессе ликвации. Это подтверждается экспериментальными и расчетными данными свидетельствующими, что в условиях верхней мантии имеются аномальные сегменты фосфатсодержащего перидотита, плавление которого приводит к возникновению расплавов, значительно обогащенных фосфором (Когарко, Рябчиков, 1983). Такие расплавы уже на ранних этапах могут расслаиваться на силикатную и силикатно-фосфатную жидкости.
В апатите тералитов были установлены также солевые включения фосфатт карбонатного состава, сингенетичпые силикатно-фосфатным включениям. Обнаружен фосфатно-карбонатных и обогащенных солевыми компонентами силикатных расплавш включений в одних и тех же зонах роста апатита свидетельствует о кристаллизации последней условиях фосфатно-карбонатно-силикатной жидкостной песмесимости. Высокие температу] гомогенизации фосфатно-силикатных включений, позволяют сделать вывод, что отделен солевого расплава фосфатно-карбопатного состава от силикатно-фосфатной магмы происходи на ранних магматических этапах становления комплекса, сопровождаясь значительш обогащением солевого расплава Са, Р, F, S и редкоземельными элементами. Подтверждени возможности появления при высоких температурах солевых фосфатных расплавов в процес ликвации служат установленные в результате термометрических экспериментов призна несмесимости во включениях, что рассматривается в главе 5. В пределах единого включения апатите шонкинитов, при температуре 1200°С, были получены две несмешивающие стекловатые фазы с четкой границей между ними, свидетельствующие о расслаивании силиката солевого расплава на обогащенный Р, Са, Mg и Fe и сравнительно обедненный эти! компонентами.
Полученные данные позволяют считать, что процессы расслоения магм (ликвация) игра существенную роль в образовании пород комплекса Мушугай-Худук.
6.1.3. Смешение магм.
Исследование включений минералообразующих сред позволило зафиксировать и друг процессы, ответственные за формирование пород комплекса. В частности, признаки смешен магм были обнаружены по данным изучения расплавных включений в минералах тералн' Возможность образования горных пород путем смешения двух магм рассмотрены в работ (Соболев, Базарова, Костюк, 1980; Соболев, 1981; Huppert, Sparks, 1980; Балуев, Базапо! Ананьев, 1983).
С понижением магаезиалыюсти расплава для включений в клинопироксене характер тенденция увеличения в расплаве содержаний Fe, Ti, Mg, Са, Се и La, что противоречит моде кристаллизационной дифференциации и, вероятнее всего, связано со смешением контрастных составу магматических расплавов. Обнаружение в пределах одного кристалла клинопироксс расплавов габброидоого и сиенитового состава подтверждает высказанное предположение. Тре смешения силикатных расплавов показан на рис.3 пунктирной линией. Изучение включений апатите тералитов позволило установить присутствие в них силикатно - солевого (силикати фосфатного) и солевого (фосфатно-карбонатного) расплавов, свидетельствуя также об участ: ликвационных процессов в образовании породы. Полученные данные дают основан предполагать, что тералиты образовались в результате более позднего внедрения мага габброидного состава в сиенитовую магму. При этом габброидная магма содержала кап фосфатно-силикатной жидкости. Дальнейшая эволюция расплава проходила, вероятно, п помощи механизма кристаллизационной дифференциации магмы, при этом распл дифференцируется в направлении составов, обогащенных Si, А1 и щелочами и обедненных Mg Са.
Mg# Mg#
Рис. 3. Вариации составов (в мас.%) расплавных включений в различных минералах тералита в зависимости от магнезиальности расплава.
1-5 - расплавные вклточения: 1 - в апатите; 2 - в клинопироксене; 3, 4 - в сфеие (4 - с учетом растворения 15 об. % минерала-хозяина); 5 - в цирконе; 6 - составы минералов: Ар - апатит, Срх - клинопирокеен, Kfs - калиевый полевой шпат, Phi -флогопит, Sph - сфсн, Zrn- циркон.
6.2. Солевые расплавы и проблемы их происхождения.
Изучение включений минералообразующих сред в апатите и флюорите из рудоносных магнетит-апатитовых и целестин-флюоритовых пород позволило выявить солевые расплавы различной геохимической специфики, принимающие участие в формировании пород комплекса Мушугай-Худук.
Магнетит-апатитовые породы образовались из фосфатно-сульфатног
расплава, обогащенного также Sr, Се, La, F и COj. Отсутствие полной гомогенизации вкшочени (при температурах 12В0°С и вьппе во включениях сохраняется дочерний апатит в виде каймы) н позволило выявить точный температурный интервал, в котором происходила кристаллизаци минералов этих пород. Тем не менее, можно сделать важный вывод, что солевые магмь ответственные за образование последних, являются высокотемпературными (> 1200°С), i следовательно, редкоземельные магнетит-апатитовые руды образовались уже на ранних стадия щелочного магматизма.
В образовании целестин-флюоритовой породы участвовали солевые расплавы фторидш сульфатного н хлоридно-сульфатного составов. Особенностью всех изученных солевы включений является наличие в составе дочерних фаз ряда ранее неизвестных сульфатны минералов, условно названных Na-Ca сульфатом, Sr-Na-Ca сульфатом и Ba-K-Sr сульфатоь Детальное изучение фазового состава выявленных солевых включений как оптическим методами, так и при помощи электронного микрозонда не обнаружило, за исключение единичного определения, флюорита в числе дочерних минералов. Не исключено, что выявленнь фторидно-сульфатные и хлоридно-сульфатные включения содержат оптически неразличиму] кайму флюорита и в этом случае истинные концентрации Ca и F в этих расплавах были бол( высокими.
Обнаружение во флюорите изученных пород силикатно-сульфатных включений указывае на возможность кристаллизации флюорита из силикатного расплава, обогащенного Ва, Sr, S и ] Это подтверждается результатами, полученными при исследовании апатитовых вкрапленнике ряда магматических пород комплекса Мушугай-Худук. В апатите из меланефелинито лейцитовых фонолитов и шонкинитов были установлены включения раскристаллизовапнь силикатно-солевых расплавов, в составе дочерних минералов которых обнаружены таи сульфатные минералы, как целестин, баритоцелестип, ангидрит. Исследование гомогенных стекс этих включений также выявило повышенное содержание в них Sr, Ва, S, F и С1. Получсннь данные подтверждают, что на ранних магматических стадиях становления комплекса Мушуга: Худук существовали магматические расплавы, обогащенные Ва, Sr, S, F, С1 и СОг- Мож! предположить, что установленные в результате исследования включений во флюори низкотемпературные сульфатные расплавы (Тг = 670-600°С) являются более позднид дифференциатами таких магматических расплавов. Решающими факторами в отделении эп расплавов являются, по-видимому, накопление в магме летучих компонентов (S, F, С1, СОг, Нг* и увеличение активности щелочей, оказывающих существенное влияние на состав конечш продуктов дифференциации. О возможности образования кальцит-фтооритовых и кальци флюорит-баритовых жил в процессе магматической дифференциации свидетельству* экспериментальные данные (Gittins, Tuttle, 1964; Кюльмер и др., 1969; Jones, Wyllie, 198: Совокупность полученных данных изучения включений солевых расплавов и результат имеющихся немногочисленных экспериментальных работ свидетельствуют о реальное отделения от щелочных магм в процессе дифференциации не только карбонатных расплавов, чте настоящее время принимается многими петрологами, но и существенно сульфатных расплавс содержащих также повышенные концентрации фтора и хлора.
Изучение флюидных включений различных типов во флюорите из [елестин-флгаоритовых пород комплекса Мушугай-Худук позволило проследить дальнейшую волюцию солевых расплавов. С понижением температуры от 600 до 265°С уменьшается доля олевых компонентов от более чем 60 до 15 мас.%, при этом солевой расплав-раствор расформируется в высокосоленый раствор с преобладанием хлоридной составляющей.
На основании проведенных исследований включений мннералообразующих сред во шоорите из целестин-флюоритовых пород можно утверждать, что дифференциация шгматического расплава приводит к возникновению специфических солевых расплавов, которые | дальнейшем эволюционируют при все более возрастающей роли воды в расплавы-растворы, а атем в высокосоленые растворы.
Таким образом, обнаруженные н изученные расплавные включении в минералах |удоносных апатит-магнетнтовых и флюорит-целестиновых пород комплекса Мушугай-Судук свидетельствуют об их образовании из магматических расплавов. На дапный момент, :арактер их генетической связи с установленными силикатными и силикатно-фосфатными «сплавами, ответственными за образование щелочных пород комплекса, не ясен. Это - задача 1альнейших исследований.
защищаемые положения.
1а основе исследования включений мннералообразующих сред в совокупности с рентгеновским и юнным микроанализом изучены составы, условия образования (температура, давление) и волюция магм позднемезозойского щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-£удук (Южная Монголия). Полученные результаты позволяют сформулировать следующие ащпщаемые положения:
. Породы щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук сформировались из щелочной магмы, которая была гетерогенной и состояла из силикатного расплава, близкого по составу меланефелинитам, и силикатно-фосфатного расплава. Кристаллизация магмы начиналась в "сухих" высокотемпературных условиях при 1220-1200°С. По данным ионно-зондовых определений, содержание НгО в расплавах составляло 0.11-0.22 мае. %. Характерной особенностью выявленного силикатного расплава является повышенные содержания в нем железа, титана, фосфора, СОг, Ва, Эг и редкоземельных (Се, Ьа) элементов. !. Ведущая роль в генезисе силикатных щелочных вулканических и плутонических пород комплекса Мушугай-Худук принадлежит процессу кристаллизационной дифференциации магмы, которая привела к образованию широкого диапазона состава силикатных расплавов с содержанием ЯЮг от 47 до 77 мас.%. Образование породообразующих минералов силикатных пород (мелапефелинитов, лейцитовых фонолитов, шонкинитов, тералитов, кварцевых сиспитов) происходило при температурах от 1220 до 850°С и давлениях 3 кб. На основе детального изучения минерального состава раскристаллизованных расплавных включений установлен широкий спектр дочерних кристаллических фаз, отражающих набор практически всех характерных породообразующих минералов комплекса. Среди них отмечаются апатит, целестин, баритоцелестин, кальцит, анкерит, ангидрит, т.е. тех минералов, которыми сложены рудоносные породы комплекса (карбонатиты и магнетит-апатитовые породы). Столь богатая
минерализация обусловлена высокими содержаниями в щелочной силикатной магме Р, С02> F и S.
3. В апатите ряда базитовых пород комплекса Мушугай-Худук установлены сингенетичные силикатно-фосфатиые и фосфатно-карбонатные расплавные включения, свидетельствующие об образовании этих пород в условиях силикатно-фосфатно-карбонатиой жидкостной несмссимости. Высокие температуры гомогенизации силикатно-фосфатных расплавов (1200°С) доказывают, что отделение солевого расплава от фосфатно-силикатной магмы осуществлялось на ранних этапах щелочного магматизма.
4. Рудопосные магнетит-апатитовых породы комплекса образовались из фосфатно-сульфатного расплава на ранних стадиях щелочного магматизма при температуре > 1200°С. Кристаллизация расплава приводит к образованию апатита, ангидрита, магнетита, кальцита, целестина и флюорита. Целестин-флюоритовые породы образовались из солевых расплавов фторидно-сульфатного и хлоридно-сульфатного состава при температурах 670-600°С, и содержании Н20 -4.6-6.7 мас.%. Кристаллизация этих расплавов приводит к возникновению флюорита, кальцита, барита, галита и ряда необычных сульфатных минералов с высокими содержаниями CaO, Na20, К20, BaO, SrO и F. Дальнейшая эволюция солевых расплавов приводит к увеличению содержания в них NaCl и воды, и трансформации их в расплавы-рассолы при температурах 550-370°С, а затем в высокосоленые растворы при температурах 430-265°С.
СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
1. Андреева И.А.. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова Н.Н. Магматический целестин в расплавных включениях в апатитах щелочного вулкано-плутонического комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Докл. РАН, 1994, т. 337, № 4, с. 499-502.
2. Андреева И.А.. Коваленко В.И., Наумов В.Б. Состав магм щелочных пород, сопровождающихся редкоземельными карбонатитами (на примере Мушугайского месторождения). Магматизм и геодинамика, Уфа, кн.4 «Петрология и рудообразование», 1995, с. 13-15.
3. Андреева И.А.. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова Н.Н. Природные фосфатно-силикатные расплавы. Докл. РАН, 1995, т. 343, № 2, с. 237-241.
4. Андреева И.А.. Наумов В.Б., Коваленко В.И. Высокобарическая магматическая вода в карбонатитсодсржащем комплексе Мушугай-Худук (Монголия). Докл. РАН, 1996, т. 351, № 3, с. 387-389.
5. Андреева И.А.. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова Н.Н.. Состав мат щелочных пород карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Геодинамика и эволюция Земли, Новосибирск, 1996, с. 140-142.
6. Andreeva LA.. Kovalenko V.I., Naumov V.B., Kononkova N.N. Primary phosphate-silicate melts foi the rocks of magmatic alkaline-carbonatitic complex from the Mushugai-Khuduk, South Mongolia: results of melt inclusions study. Prossidings of the XlVth European Current Research on Fluid Inclusions, Nancy, France, 1997, p. 8-9.
7. Андреева И.А.. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова H.H. Химический состав расплавных включений в сфене тералитов карбонатитового комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Докл. РАН, 1998, т. 360, № 6, с. 803-807.
8. Андреева H.A.. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова H.H. Фторидно-сульфатные и хлоридно-сульфатные солевые расплавы карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук, Южная Монголия. Петрология, 1998, т. 6, №3, с. 307-315.
9. Андреева И.А.. Коваленко В.И., Наумов В.Б., Кононкова H.H. Состав магм и условия кристаллизации тералитов карбонатитового комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия) по данным изучения включений в минералах. Тезисы докл. Международной конференции "Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород", Санкт-Петербург, 1998, с. 6162.
10. Андреева И.А.. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова H.H. Фторидно-сульфатные и хлоридно-сульфатные солевые расплавы карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Тезисы докл. Международной конференции "Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород", Санкт-Петербург, 1998, с. 62.
11. Коваленко В.И., Ярмолюк В.В., Царева Г.М., Андреева И.А.. Лыхин Д.А., Никифоров A.B., Костицын Ю.А., Котов А.Б., Ковач В.П., Наумов В.Б., Будников С.В. Состав и источники редкометальных силикатных и солевых магм (расплавные включения, Sm-Nd и Rb-Sr изотпные данные). Тезисы докладов Международного симпозиума «Стратегия использования и развития минерально-сырьевой базы редких металлов России в XXI веке», 1998, с. 194-196.
12. Andreeva I.A.. Naumov V.B., Kovalenko V.l., Raimbault L. Composition of magmas, crystallization parameters and origin of the theralites of the carbonatite-bearing complex Mushugai-Khuduk, Southern Mongolia: results of melt inclusions study. Terra Nostra, ECROFI XV, Abstracts, 1999, p. 10-12.
13. Andreeva I.. Naumov V., Kovalenko V., Raimbault L. Fluoride-Sulfate and Chloride-Sulfate Salt Melts of the theralites of the carbonatite-bearing complex Mushugai-Khuduk, Southern Mongolia: results of melt inclusions study. Terra Nostra, ECROFI XV, Abstracts, 1999, p.13-15.
14. Андреева H.A.. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова H.H. Состав магм и генезис тералитов карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Геохимия, 1999, № 8, с. 826-841.
15. Андреева И.А.. Коваленко В.И., Наумов В.Б., Кононкова H.H. Силикатные, силикатно-солевые и солевые магмы щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук, Южная Монголия (по расплавным включениям). Тезисы докл. XIX семинара «Геохимия магматических пород», 2000, с. 14-15.
16. Андреева И.А.. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова H.H. Состав магм и условия кристаллизации кварцевых сиенитов карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия) по данным изучения включений в минералах. Тезисы докл. XIX семинара «Геохимия магматических пород», 2000, с. 15-16.
Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Андреева, Ирина Анатольевна
Введение
Глава 1. Проблема образования пород карбонатитсодержащих комплексов: результаты предыдущих исследований и постановка задачи данной работы
1.1. Краткая общая история исследования карбонатитсодержащих комплексов
1.2. Геологическое строение магматических карбонатитсодержащих комплексов Южной Монголии и их место в истории геологических структур Монголии
1.3. Геологическое строение комплекса Мушугай-Худук
1.4. Постановка задачи исследования
Глава 2. Методы исследования
2.1. Аналитические методы
2.1.1. Методы валового химического анализа ород
2.1.2. Методы локального нализа
2.2. Методы исследования магматических включений в минералах
2.2.1. Аппаратура
2.2.2. Методика исследования расплавных и флюидных включений
2.3. Расчетные методы
2.3.1.Состав солевого расплава
2.3.2. Давление кристаллизации
Глава 3. Петрографическая, минералогическая и геохимическая характеристика изученных образцов
3.1. Петрография и минералогия
3.1.1. Эффузивные силикатные породы.
3.1.2. Интрузивные силикатные породы
3.1.3. Рудоносные несиликатные породы
3.2. Петрохимическая и геохимическая характеристика пород
3.3. Выводы
Глава 4. Исследование магматических включений в минералах
4.1. Классификация магматических включений
4.2. Характеристика магматических включений в минералах и результаты их термометрического и криометрического исследования
4.2.1. Меланефелиниты
4.2.1.1. Расплавные включения
4.2.1.2. Кристаллические включения
4.2.2. Фонолиты
4.2.2.1. Расплавные включения
4.2.2.2. Кристаллические включения.
4.2.3. Шонкиниты
4.2.3.1. Расплавные включения
4.2.3.2. Кристаллические включения
4.2.4. Тер сшиты
4.2.4.1. Расплавные включения
4.2.4.2. Кристаллические включения
4.2.5. Кварцевые сиениты
4.2.5.1. Расплавные включения
4.2.5.2. Кристаллические включения
4.2.5.3. Флюидные включения
4.2.6. Риолиты
4.2.6.1. Расплавные включения
4.2.6.2. Кристаллические включения
4.2.7. Магнетит-апатитовые породы
4.2.7.1. Расплавные вюпочения
4.2.7.2. Кристаллические включения
4.2.8. Целестин-флюоритоеые породы
4.2.8.1. Расплавные включения
4.2.8.2. Кристаллические включения
4.2.8.3. Флюидные включения
4.3. Выводы
Глава 5. Условия кристаллизации и состав магм пород комплекса Мушугай-Худук
5.1. Температура и давление
5.2. Химический состав изученных расплавов и его особенности
5.2.1. Меланефелиниты
5.2.2. Шонкиииты и фонолиты
5.2.3. Тералиты
5.2.4. Кварцевые сиениты
5.2.5. Риолиты
5.2.6. Магнетит-апатитовые и целестин-флюоритоеые породы
5.3. Выводы
Глава 6. Происхождение и эволюция магм щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук
6.1. Роль магматических процессов в формировании пород комплекса
6.1.1. Кристаллизационная дифференциация магмы
6.1.2. Жидкостная несмесимость (ликвация)
6.1.3. Смешение магм
Введение Диссертация по геологии, на тему "Силикатные, силикатно-солевые и солевые магмы щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук, Южная Монголия"
Актуальность темы исследования.
Проблема генезиса карбонатитсодержащих комплексов в течение вот уже нескольких десятилетий привлекает пристальное внимание отечественных и зарубежных исследователей. Рудоносность, многообразие и нередко уникальность составов пород, слагающих карбонатитсодержащие комплексы, обусловили продолжительную дискуссию об их происхождении. К настоящему времени в современной литературе накоплено достаточно большое количество данных, касающихся петрологии, минералогии и геохимии карбонатитсодержащих комплексов различных регионов мира (Багдасаров Ю.А, Бородин Л.С., Гинзбург А.И., Самойлов B.C., Коваленко В.И., Кухаренко A.A., Пожарицкая Л.К., Кононова В.А., Фролов A.A., Егоров JI.C., Eckermann Н„ Pécora W., Wooley A.R., King В., Heinrich Е. В и др.), проведен ряд экспериментальных исследований карбонатных и карбонатно-силикатных систем, однако вопрос об их генетической сущности до сих пор остается открытым. Решение этой сложной проблемы связано с выяснением множества геологических, геохимических и петрологических вопросов, среди которых одними из наиболее значительных являются: (1) генезис (магматический или метасоматический) карбонатитсодержащих комплексов, (2) реконструкция физико-химических условий, свойственных магматической карбонатитсодержащей системе и (3) оценка составов магм, дающих столь широкий диапазон составов специфических видов пород. В последние годы с помощью метода исследования включений минералообразующих сред получена важная информация о физико-химических условиях образования ряда подобных сложных объектов, которая нашла отражение в работах как отечественных исследователей (В.П.Костюк, Л.И.Панина, Л.Н.Когарко, В.Б.Романчев, В.Б.Наумов, 7
И.П.Соловова, Д.К.Возняк, В.И.Коваленко, В.А.Турков, С.В.Соколов), так и зарубежных (А.Н. Rankin, M.J. Le Bas, B.E.Nesbitt, W.S. Kelly, S. Jaireth, A.K. Sen, O.P.Warma и др.).
Вместе с тем, изучение состава магм карбонатсодержащих комплексов (с помощью расплавных включений в минералах) до последнего времени проводилось недостаточно как в нашей стране, так и за рубежом. На настоящий момент имеются лишь немногочисленные данные о химическом составе магм для этих объектов, касающиеся в основном комплексов натровой специфики (Л.И.Когарко, И.П.Соловова, Л.И.Панина, В.П.Костюк, B.E.Nesbitt, W.S.Kelly). Калиевые щелочные карбонатитсодержащие комплексы в этом отношении почти не исследовались. По этому вопросу известны работы лишь отечественных исследователей - И.П.Солововой, В.Б.Наумова, Л.И.Паниной. Все это делает особенно актуальным вопрос о физико-химических условиях образования, составе и эволюции магм калиевых щелочных вулкано-плутонических комплексов и связанных с ними рудопроявлений.
Объектом исследования стали щелочные и субщелочные породы карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук, относящегося к позднемезозойской вулкано-плутонической ассоциации калиевых щелочных и субщелочных пород и карбонатитов, выявленных в 70-е годы на территории Монголии (Самойлов, Коваленко, 1983). Он характеризуется целым спектром необычных составов пород. С комплексом связано большое разнообразие полезных ископаемых (апатит, магнетит, флюорит, редкие земли, стронций, барий, свинец), многие из которых образуют промышленные скопления. Оценка роли магматических расплавов при образовании пород и руд комплекса, а также составов таких расплавов, необходимы для понимания генезиса карбонатитсодержащих комплексов, а также процессов и условий концентрирования в них полезных ископаемых. 8
Основная цель работы состояла в выявлении физико-химических условий формирования, состава минералообразующих сред и генезиса щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Для достижения этой цели потребовалось решить следующие задачи:
1. Детальное исследование химического и минерального состава включений минералообразующих сред в минералах материнских щелочных пород и руд комплекса и путей их эволюции.
2. Определение физико-химических условий кристаллизации (температуры, давления, содержания летучих компонентов) щелочных и субщелочных вулканических и плутонических пород, а также связанных с ними рудоносных образований.
3. Анализ магматических процессов, ответственных за формирование щелочных пород комплекса и ведущих к генерации рудоносных магм.
Фактический материал и методы исследования.
В основу работы положен фактический материал, полученный в результате исследования коллекции образцов щелочных вулканических и плутонических пород и руд карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Специфика работы заключалась в изучении всех главных типов пород и руд комплекса, а также в выявлении и изучении включений минералообразующих сред в разнообразных породообразующих минералах каждой породы.
Главным методом работы являлся метод изучения включений минералообразующих сред, включающий в себя оптические, термометрические, криометрические, микрозондовые исследования расплавных и флюидных включений в минералах. Что же представляют собой включения минералообразующих сред? По определению Н.П.Ермакова, основателя метода исследования включений в минералах, под включением следует понимать «всякий участок, в процессе 9 кристаллизации герметически изолированный в теле минерала и имеющий с ним фазовую границу». При этом, необходимо подчеркнуть, что расплавные включения являются наиболее ценными объектами исследования, поскольку они содержат в себе уникальную информацию не только о физико-химических параметрах образования, но и о составе и эволюции расплава, которая может быть утеряна в химическом и минеральном составе самих магматических пород.
За время работы было изучено более 700 шлифов и прозрачно-полированных пластинок для всех образцов, проведено более 800 термометрических и криометрических экспериментов с расплавными и флюидными включениями и выполнено около 3500 микрозондовых анализов, включающих изучение фазового состава расплавных включений, гомогенизированных стекол этих включений, а также кристаллических включений, сингенетичных расплавным.
В работе использовались следующие методы валового и локального количественного химического анализа: классический силикатный анализ (аналитик Ю.В. Долинина, ИГЕМ РАН); рентгенофлюоресцентный анализ (петрогенные и редкие элементы в породах), выполненный аналитиком М.Михеевым, ИГЕМ РАН; метод ICP-MS (полный спектр редких и редкоземельных элементов в породах), выполненный Ковачем В.П. в ИГГД РАН, г.Санкт-Петербург; электронно-зондовый анализ (полный силикатный анализ, с определением Р, F, Cl, S, Се, La, Zr, Nb, Y, Rb в минералах дочерних кристаллических фаз расплавных включений и в стеклах гомогенизированных расплавных включений, в кристаллических включениях, сосуществующих с расплавными включениями, а также в минералах пород), выполненный аналитиком Н.Н.Кононковой, ГЕОХИ РАН; вторично-ионная масс-спектрометрия в гомогенных стеклах расплавных включений (А.В.Соболевым, ГЕОХИ РАН). Химические и микрозондовые
10 анализы выполнены в ИГЕМ РАН, ГЕОХИ РАН и Центре исследований петрографии и геохимии (СКРО-С№18, Нанси, Франция).
Исследования осуществлялись в рамках базовой тематики лаборатории редкометального магматизма в ИГЕМ РАН, а также проектов № 99-05-65646, № 99-05-65647, поддерживаемых РФФИ и проектов №> 96-15-98442, № 0015-98560 (Научные школы). Научная новизна.
1. В минералах меланефелинитов, фонолитов, риолитов, шонкинитов, тералитов, кварцевых сиенитов, а также рудоносных апатит-магнетитовых и целестин-флюоритовых пород комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия) обнаружены первичные расплавные включения, подтверждающие кристаллизацию этих пород из магмы.
2. На основе исследования магматических включений в минералах впервые определены физико-химические условия кристаллизации и составы магм, включая содержание редких (Ва, 8г), редкоземельных (Се, Еа) и летучих (Н20, Б, С1, 8) компонентов, вулканических, плутонических пород и руд щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия).
3. Установлено, что образование пород комплекса происходило из силикатных, силикатно-солевых и солевых магм сложного состава. Силикатные расплавы образуют непрерывный ряд составов от базитовых до риолитовых с содержанием 8Ю2 от 47 до 80 мас.%. Силикатно-солевые расплавы имеют силикатно-фосфатную специфику, содержание фосфора в них достигает 10-20 мас.%, и по существу они являются уже рудоносными магмами. Выявленные солевые расплавы весьма разнообразны по составу: карбонатно-фосфатные, фторидно-сульфатные, хлоридно-сульфатные, фосфатно-сульфатные. Расплавы столь разнообразной солевой специфики впервые установлены именно при изучении пород комплекса Мушугай
11
Худук, причем последние представлены всеми переходными составами солевых магм - от магнетит-апатитовых пород и карбонатитов до кальцит-флюоритовых, целестин-флюоритовых, флюорит-баритовых, флюоритовых, кальцит-флюоритовых и других.
4. Впервые в качестве дочерних минералов магматических включений установлены целестин и циркелит, выявлены особенности их химического состава. Целестин в расплавных включениях отвечает составу как собственно целестина с вариациями содержаний ВаО от 0.5 до 6.9 мас.%, так и составу баритоцелестина с содержанием ВаО до 24.4 мас.%. Циркелит содержит повышенные концентрации Се, , Ыс1, вё, Уи ТчГЬ.
5. На основании анализа эволюции расплавов, участвующих в формировании пород комплекса, выявлены процессы, ответственные за образование специфических пород и руд и их эволюцию. Впервые доказано возникновение силикатно-солевых и солевых расплавов как на поздних, так и на ранних этапах щелочного магматизма.
Практическая значимость.
Полученные результаты по составу и условиям образования и эволюции магм, принимающих участие в формировании комплекса Мушугай-Худук, вносят существенный вклад в теорию образования силикатных и солевых магм карбонатитсодержащих комплексов, концентрирующих редкие рудные элементы. Установленный магматический генезис руд изучаемого объекта является основой для разработки новых критериев поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, связанных с карбонатитсодержащими комплексами. Установлена определяющая роль солевых компонентов в концентрировании рудных элементов в силикатных магматических расплавах вплоть до рудообразования.
12
Личный вклад автора.
1) Изучение петрографии и минералогии пород комплекса; 2) детальное исследование расплавных и флюидных включений в минералах главных групп магматических пород и руд комплекса; 3) проведение термометрических и криометрических исследований расплавных и флюидных включений в минералах; 4) анализ и обобщение полученных данных.
Публикации и апробация работы.
Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 16 статьях и тезисах докладов. Основные результаты были представлены на Всероссийском петрографическом совещании (Уфа, 1995), на конференции РФФИ "Геодинамика и эволюция Земли" (Новосибирск, 1996), на Европейском симпозиуме по флюидным включениям, XIV ЕСЯОИ (Нанси, Франция, 1997), на Международной конференции к 100-летию со дня рождения Н.А.Елисеева (Санкт-Петербург, 1998), на Международном симпозиуме "Стратегия использования и развития минерально-сырьевой базы редких металлов России в XXI веке" (Москва, 1998), на Европейском симпозиуме по флюидным включениям, XV ЕСЯОИ (Потсдам, Германия, 1999), на Международной конференции по расплавным включениям (Гренобль, Франция, 2000), на XIX Всероссийском семинаре «Геохимия магматических пород» (Москва, 2000). Структура и объем работы.
Работа состоит из 6 глав, введения, заключения, списка литературы и приложения. В первой главе приводится краткий литературный обзор и ставится задача исследования. Во второй главе описываются методы решения поставленных задач. В третьей главе приводится петрографическая, минералогическая и геохимическая характеристика исследуемых образцов. Четвертая глава посвящена вопросам исследования магматических включений различных типов в минералах пород. В пятой главе обсуждаются условия кристаллизации и состав магм изучаемого комплекса. В шестой главе освещены петрологические выводы на основе полученных результатов.
Текстовой и иллюстративный материал изложен на 211 страницах и включает 17 рисунков, 35 таблиц. Список литературы состоит из 107 наименований. Благодарности.
Автор выражает благодарность научному руководителю академику РАН В.И.Коваленко за руководство работой, создание условий для ее проведения, внимание и поддержку. Особую благодарность автор испытывает по отношению к Царевой Г.М., которая была моим учителем в исследовании расплавных включений. Искренне признателен автор Наумову В.Б. за плодотворное многолетнее сотрудничество, методические консультации, помощь в проведении криометрических и термометрических исследований флюидных включений, а также Ярмолюку В.В., Бабанскому А.Д., Солововой И.П. за помощь и советы, которыми автор пользовался на протяжении всей работы. Большую признательность автор выражает Соболеву A.B. за проведение ионно-зондовых определений в расплавных включениях. Кроме того, автор благодарит Кононкову H.H. за выполненные высококачественные анализы на микроанализаторе.
14
Заключение Диссертация по теме "Петрография, вулканология", Андреева, Ирина Анатольевна
6.4. Выводы.
1. Наиболее магнезиальной и высокотемпературной является магма меланефелинитов, которая была гетерогенна и состояла из силикатного и силикатно-фосфатного расплава. Из силикатного расплава сформировалась вся серия щелочных пород комплекса.
2. Ведущая роль в генезисе щелочных вулканических и плутонических пород принадлежит процессу кристаллизационной дифференциации магмы, которая привела к образованию широкого диапазона силикатных расплавов, образующих непрерывный ряд составов от базитовых до риолитовых с содержанием 8Ю2 от 47 до 80 мас.%.
3. В формировании пород комплекса существенную роль играли также процессы расслоения магм (ликвации) и смешения контрастных по составу магматических расплавов. Процессы расслоения магм являются, по-видимому, определяющими в генезисе редкоземельных магнетит-апатитовых руд.
4. Исследование расплавных включений в различных рудоносных породах комплекса выявило большое разнообразие солевых расплавов (фосфатно-сульфатных, фторидно-сульфатных, хлоридно-сульфатных), доказывающих их магматическое происхождение. Полученные данные свидетельствуют о реальности отделения от щелочных магм в процессе их дифференциации не только карбонатных расплавов, что в настоящее время принимается многими петрологами, но и существенно сульфатных расплавов, содержащих повышенные концентрации фтора и хлора.
154
Заключение.
На основе исследования включений минералообразующих сред в совокупности с рентгеновским и ионным микроанализом изучены составы, условия образования (температура, давление) и эволюция магм позднемезозойского щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Полученные результаты позволяют сформулировать следующие защищаемые положения:
1. Породы щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук сформировались из щелочной магмы, которая была гетерогенной и состояла из силикатного расплава, близкого по составу меланефелинитам, и силикатно-фосфатного расплава. Кристаллизация магмы начиналась в "сухих" высокотемпературных условиях при 1220-1200°С. По данным ионно-зондовых определений, содержание Н20 в расплавах составляло 0.11-0.22 мае. %. Характерной особенностью выявленного силикатного расплава является повышенные содержания в нем железа, титана, фосфора, С02, Ва, Бг и редкоземельных (Се, Ьа) элементов.
2. Ведущая роль в генезисе силикатных щелочных вулканических и плутонических пород комплекса Мушугай-Худук принадлежит процессу кристаллизационной дифференциации магмы, которая привела к образованию широкого диапазона составовсиликатных расплавов с содержанием 8Ю2 от 47 до 77 мас.%. Образование породообразующих минералов силикатных пород (меланефелинитов, лейцитовых фонолитов, шонкинитов, тералитов, кварцевых сиенитов) происходило при температурах от 1220 до 850°С и давлениях 3 кб. На основе детального изучения минерального состава раскристаллизованных расплавных включений установлен широкий спектр дочерних кристаллических фаз, отражающих набор практически всех характерных породообразующих
155 минералов комплекса. Среди них отмечаются апатит, целестин, баритоцелестин, кальцит, анкерит, ангидрит, т.е. тех минералов, которыми сложены рудоносные породы комплекса (карбонатиты и магнетит-апатитовые породы). Столь богатая минерализация обусловлена высокими содержаниями в щелочной силикатной магме Р, С02, F и S.
3. В апатите ряда базитовых пород комплекса Мушугай-Худук установлены сингенетичные силикатно-фосфатные и фосфатно-карбонатные расплавные включения, свидетельствующие об образовании этих пород в условиях силикатно-фосфатно-карбонатной жидкостной несмесимости. Высокие температуры гомогенизации силикатно-фосфатных расплавов (1200°С) доказывают, что отделение солевого расплава от фосфатно-силикатной магмы осуществлялось на ранних этапах щелочного магматизма.
4. Рудоносные магнетит-апатитовых породы комплекса образовались из фосфатно-сульфатного расплава на ранних стадиях щелочного магматизма при температуре > 1200°С. Кристаллизация расплава приводит к образованию апатита, ангидрита, магнетита, кальцита, целестина и флюорита. Целестин-флюоритовые породы образовались из солевых расплавов фторидно-сульфатного и хлоридно-сульфатного состава при температурах 670-600°С, и содержании Н20 - 4.6-6.7 мас.%. Кристаллизация этих расплавов приводит к возникновению флюорита, кальцита, барита, галита и ряда необычных сульфатных минералов с высокими содержаниями CaO, Na20, К20, BaO, SrO и F. Дальнейшая эволюция солевых расплавов приводит к увеличению содержания в них NaCl и воды, и трансформации их в расплавы-рассолы при температурах 550-370°С, а затем в высокосоленые растворы при температурах 430-265°С.
156
СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
1. Андреева И.А., Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова Н.Н. Магматический целестин в расплавных включениях в апатитах щелочного вулкано-плутонического комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Докл. РАН, 1994, т. 337, № 4, с. 499-502.
2. Андреева И.А., Коваленко В.И., Наумов В.Б. Состав магм щелочных пород, сопровождающихся редкоземельными карбонатитами (на примере Мушугайского месторождения). Магматизм и геодинамика, Уфа, кн.4 «Петрология и рудообразование», 1995, с. 13-15.
3. Андреева И.А., Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова Н.Н. Природные фосфатно-силикатные расплавы. Докл. РАН, 1995, т. 343, № 2, с. 237-241.
4. Андреева И.А., Наумов В.Б., Коваленко В.И. Высокобарическая магматическая вода в карбонатитсодержащем комплексе Мушугай-Худук (Монголия). Докл. РАН, 1996, т. 351, № 3, с. 387-389.
5. Андреева И.А., Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова Н.Н. . Состав магм щелочных пород карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Геодинамика и эволюция Земли, Новосибирск, 1996, с. 140-142.
6. Andreeva I.A., Kovalenko V.I., Naumov V.B., Kononkova N.N. Primary phosphate-silicate melts for the rocks of magmatic alkaline-carbonatitic complex from the Mushugai-Khuduk, South Mongolia: results of melt inclusions study. Prossidings of the XlVth European Current Research on Fluid Inclusions, Nancy, France, 1997, p. 8-9.
7. Андреева П.А., Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова Н.Н. Химический состав расплавных включений в сфене тералитов карбонатитового комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Докл. РАН, 1998, т. 360, № 6, с. 803-807.
157
8. Андреева И.А., Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова H.H. Фторидно-сульфатные и хлоридно-сульфатные солевые расплавы карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук, Южная Монголия. Петрология, 1998, т. 6, №3, с. 307-315.
9. Андреева И.А., Коваленко В.И., Наумов В.Б., Кононкова H.H. Состав магм и условия кристаллизации тералитов карбонатитового комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия) по данным изучения включений в минералах. Тезисы докл. Международной конференции "Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород", Санкт-Петербург, 1998, с. 61-62.
10. Андреева И.А., Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова H.H. Фторидно-сульфатные и хлоридно-сульфатные солевые расплавы карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Тезисы докл. Международной конференции "Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород", Санкт-Петербург, 1998, с. 62.
11. Коваленко В.И., Ярмолюк В.В., Царева Г.М., Андреева И.А., Лыхин Д.А., Никифоров A.B., Костицын Ю.А., Котов А.Б., Ковач В.П., Наумов В.Б., Будников C.B. Состав и источники редкометальных силикатных и солевых магм (расплавные включения, Sm-Nd и Rb-Sr изотпные данные). Тезисы докладов Международного симпозиума «Стратегия использования и развития минерально-сырьевой базы редких металлов России в XXI веке», 1998, с. 194-196.
12. Andreeva I.A., Naumov V.B., Kovalenko V.l., Raimbault L. Composition of magmas, crystallization parameters and origin of the theralites of the carbonatite-bearing complex Mushugai-Khuduk, Southern Mongolia: results of melt inclusions study. Terra Nostra, ECROFI XV, Abstracts, 1999, p. 1012.
158
13. Andreeva I., Naumov V., Kovalenko V., Raimbault L. Fluoride-Sulfate and Chloride-Sulfate Sait Melts of the theralites of the carbonatite-bearing complex Mushugai-Khuduk, Southern Mongolia: results of melt inclusions study. Terra Nostra, ECROFIXV, Abstracts, 1999, p.13-15.
14. Андреева И.A., Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова Н.Н. Состав магм и генезис тералитов карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Геохимия, 1999, № 8, с. 826-841.
15. Андреева И.А., Коваленко В.И., Наумов В.Б., Кононкова Н.Н. Силикатные, силикатно-солевые и солевые магмы щелочного карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук, Южная Монголия (по расплавным включениям). Тезисы докл. XIX семинара «Геохимия магматических пород», 2000, с. 14-15.
16. Андреева И.А., Наумов В.Б., Коваленко В.И., Кононкова Н.Н. Состав магм и условия кристаллизации кварцевых сиенитов карбонатитсодержащего комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия) по данным изучения включений в минералах. Тезисы докл. XIX семинара «Геохимия магматических пород», 2000, с. 15-16.
159
Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Андреева, Ирина Анатольевна, Москва
1. Багдасаров Ю.А. Глубинные условия эндогенного рудообразования. 1986, М.: Наука, с. 75.
2. Базарова Т.Ю., Бакуменко И.Т., Костюк В.П., Панина Л.И., Соболев B.C., Чепуров А.И. Магматогенная кристаллизация по данным изучения включений расплавов. 1975, Новосибирск, Наука, 232 с.
3. Бакуменко И.Т. Сопутствующие, комбинированные и аномальные включения, критерии их распознования и возможности использования. В кн. Использование методов термобарогеохимии при поисках и изучении рудных месторождений. 1982, М: Недра, с. 126-140.
4. Балуев Э.Ю., Базанова Л.И., Ананьев В.В. Смешение магм по данным изучения вкрапленников плагиоклаза в эффузивных породах Карымского вулканического центра Камчатки. Вулканология и сейсмология, 1983, № 2, с. 41-52.
5. Баскина В.А., Волчанская И.К. Новый тип редкоземельного оруденения в Южной Монголии, связанный с щелочными вулканитами. Докл. АН СССР, 1976, т. 228, № 3, с. 670-672.
6. Баскина В.А., Волчанская И.К., Фрих-Хар Д.И., Ярмолюк В.В. Провинция калиевых щелочно-основных и щелочных вулканитов Южной Монголии. Известия АН СССР, сер. геол., 1977, № 10, с. 88-106.
7. Баскина В.А., Волчанская И.К., Коваленко В.И. и др. Калиевый щелочной вулкано-плутонический комплекс Мушугай-Худук на юге МНР и связанная с ним минерализация. Советская геология, 1978, № 4, с.86-99.
8. Борисенко A.C. Изучение солевого состава растворов газово-жидких включений в минералах методом криометрии. Геология и геофизика, 1977, №8, с. 16-27.160
9. Бородин Л.С. Карбонатитовые месторождения редких элементов. Геохимия, минералогия и генетические типы месторождений редких элементов. 1966, М.: Наука, т. 3, с. 215-256.
10. Булах А.Г., Шевалеевский А.Г. К минералогии и кристаллографии кальцирита из щелочных пород и карбонатитов. ЗВМО, 1962, ч. 91, вып. 1, с. 14-29.
11. Гинзбург А.И., Самойлов B.C. К проблеме карбонатитов. ЗВМО, 1983, ч. 112, вып. 2, с. 164-176.
12. Даусон Дж. Б. Олдоньо-Ленгаи действующий вулкан с потоками лав натровых карбонатитов. Карбонатиты, 1969, М., «Мир», с. 169-181.
13. Делицын Л.М., Делицына Л.В., Мелентьев Б.Н. Сосуществование несмешивающихся жидких фаз в системе пироксен-апатит-виллиомит и ее значение в петрологии. Докл. АН СССР, 1980, т. 252, № 3, с. 712- 716.
14. Делицына Л.В., Мелентьев Б.Н. Сосуществование жидких фаз при высоких температурах, система апатит-нефелин-виллиомит. Докл. АН СССР, 1969, т. 188, № 2, с. 431- 433.
15. Делицына Л.В., Делицын Л.М., Тов Г.М. Жидкостная несмесимость в апатит-фторсиликатной системе в связи с генезисом апатитовых месторождений. Бюл. МОИП. Отд. геол., 1988, т. 63, № 6, с. 11-118.
16. Делицына Л.В., Делицын Л.М. Несмесимость жидких фаз в системе Са5(Р04)3Г F-Si02 - NaF - А1203 и ее значение в генезисе апатитовых месторождений. Докл. АН СССР, 1991, т. 317, № 4, с. 963-967.
17. Егоров Л.С. Ийолит-карбонатитовый плутонизм. 1991, Ленинград «Недра», 260 с.
18. Ермаков Н.П. Геохимические системы включений в минералах. М: Недра, 1972, 175 с.
19. Ермаков Н.П., Долгов Ю.А. Термобарогеохимия. 1979, М: Недра, 270 с.161
20. Классификация и номенклатура магматических горных пород. 1981, М: Недра, 160 с.
21. Когарко Л.Н., Рябчиков И.Д. Фосфор в процессах плавления мантии. Докл. АН СССР, 1983, т. 269, № 5, с.1192-1194.
22. Когарко Л.Н. Проблемы генезиса агпаитовых магм. 1977, М.: Наука, 294 с.
23. Когарко Л.Н. Проблемы генезиса гигантских апатитовых и нредкометальных месторождений Кольского полуострова (Россия). Геология рудных месторождений, 1999, т. 41, № 5, с. 387-403.
24. Костюк В.П. Минералогия и проблемы генезиса щелочных изверженных пород Сибири. 1974, Новосибирск, Наука, 247 с.
25. Кригман Л.Д., Крот Т.В. Стабильная фосфатно-алюмосиликатная ликвация в магматических расплавах. Геохимия, 1991, № 11, с.1548-1560.
26. Кухаренко A.A., Вайнштейн Э.З., Шевалеевский И.Д. О соотношениях циркония и гафния в породообразующих пироксенах и в циркониевых минералах палеозойского комплекса ультраосновных и щелочных пород Кольского полуострова. Геохимия, 1960, № 7, с. 610- 617.
27. Кюльмер Ф.Дж., Высоцкий А.П., Таттл О.Ф. Предварительное изучение системы барит-кальцит-флюорит при 500 бар. Карбонатиты, 1969, М: «Мир», с. 301-313.
28. Левин В.Я., Роненсон Б.М., Левина И.А. Карбонатиты щелочной провинции Ильменских-Вишневых гор на Урале. Докл. АН РАН, 1978, т. 240, №4, с. 930-933.162
29. Маракушев A.A. Петрогенезис и рудообразование. 1979, М.: Наука, 260 с.
30. Маракушев A.A., Сук Н.И. Карбонатно-силикатное магматическое расслаивание и проблема генезиса карбонатитов. Докл. АН РАН, 1998, т. 360, №5, с. 681-684.
31. Мелентьев Б.Н., Ольшанский Я.И. Равновесие несмешиваюгцихся жидкостей в системе P205-Na20-Al203-Si02. Докл. АН СССР, 1952, т. 86, № 6, с. 1125-1128.
32. Мелентьев Б.Н. Взаимоотношения галогенидов с некоторыми силикатными и фосфатными расплавами. Проблемы минералогии и петрологии, 1972, с. 190-201.
33. Мелентьев Б.Н., Делицын Л.М., Мелентьев Г.Б. Значение ликвации в магматическом процессе. В кн. Экспериментальные исследования минералообразования в сухих окисных и силикатных системах, 1972, с. 197-210.
34. Наумов В.Б. Определение концентрации и давления летучих компонентов в магматических расплавах по включениям в минералах. Геохимия, 1979, № 7, с. 997 1007.
35. Наумов В.Б. Возможности определения давления и плотности минералообразующих сред по включениям в минералах. В кн. Использование методов термобарогеохимии при поисках и изучении рудных месторождений, 1982, с.85-94.
36. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Соболев A.B., Тихоненков П.И., Самойлов B.C. Несмесимость силикатных и солевых расплавов по данным изучения включений в высокотемпературном флюорите. Докл. АН СССР, 1986, т. 288. № 2. с. 453-456.
37. Наумов В.Б., Соловова И.П., Коваленко В.И., Малов B.C., Турков В.А., Самойлов B.C. Природные фосфатно-сульфатные расплавы. Докл. АН СССР, 1988, т. 300, № 3, с. 672-675.163
38. Орлова М.П. Особенности формирования щелочных магматических комплексов. ЗВМО, 1983, вып. 4, ч. 112, с. 288-299.
39. Панина Л.И., Костюк В.П. Термодинамические условия формирования Тулинских карбонатитов (северо-запад Сибирской платформы). Докл. Ан СССР, 1971, т. 199, №2, с.434-436.
40. Панина Л.И., Костюк В.П. Некоторые данные о температурных условиях образования минералов в карбонатитовых комплексах Маймеча-Котуйской провинции. В кн.: Минералогия эндогенных образований. 1974, Новосибирск, с.75-90.
41. Панина Л.И., Усольцева Л.М. Щелочные высококальциевые сульфатно-карбонатные включения в мелилит-монтичеллит-оливиновых породах Маломурунского щелочного массива (Алдан). Петрология, 1999, т.7, №6, с.653-669.
42. Перчук Л.Л. Термодинамический режим глубинного петрогенеза. 1973, М.: Наука, 391 с.
43. Реддер Э. Флюидные включения в минералах: В 2-х т. 1987, М:Мир, Т. 1 -560 е., Т. 2-632 с.
44. Романчев Б.П. Условия формирования пород некоторых карбонатитовых комплексов Восточной Африки по данным термометрии включений. Геохимия, 1972, № 2, с. 172-179.
45. Романчев Б.П., Соколов C.B. Роль ликваци в генезисе и геохимии пород карбонатитовых комплексов. Геохимия, 1979, №2, с.229-238.
46. Роненсон Б.М. Полевые шпаты горных пород Ильменского щелочного комплекса. Вопросы генезиса и рудоносности гранитоидных комплексов, Элиста, 1978, с. 3 -23.
47. Рябчиков И.Д., Процессы мантийного магмообразования. В кн. Эволюция магматизма в истории Земли. 1987, М: Наука, с. 349-371.164
48. Рябчиков И.Д. Геохимическая эволюция мантии Земли. 1988, М: Наука, 37 с.
49. Рябчиков И.Д., Бэйкер М., Уайли П.Дж. Фосфатоносные карбонатитовые расплавы, равновесные с мантийными лерцолитами при 30 кбар. Геохимия, 1989, № 5, с. 725 731.
50. Самойлов B.C., Коваленко В.И. Комплексы щелочных пород и карбонатитов Монголии. 1983, М: Наука, 196 с.
51. Самойлов B.C. Геохимия карбонатитов. 1984, М.: Наука, 192 с.
52. Самойлов B.C., Коваленко В.И., Наумов В.Б. и др. Несмесимость силикатных и солевых расплавов при формировании щелочного комплекса Мушугай-Худук (Южная Монголия). Геохимия, 1988, №10, с. 1447-1460.
53. Самойлов B.C. Проблема геохимической типизации карбонатитов. Геохимия, 1989, №9, с 1282-1292.
54. Соболев B.C., Базарова Т.Ю., Костюк В.П. Роль гибридизма при формировании гаюин-содалитового сиенит-порфира. Геология и геофизика, 1980, № 11, с. 19 26.
55. Соболев B.C. Проблема смешения магм при образовании изверженных пород. ЗВМО, 1981, вып. 6, с. 641- 645.
56. Соколов С.В. Температуры образования и температурные фации карбонатитовщелочно-ультраосновных комплексов. Геохимия, 1996, №1, с.15-21.
57. Соловова И.П., Гирнис A.B., Гужова A.B. Наумов В.Б. Магматические солевые включения в минералах щелочных базальтоидов Восточного Памира. Геохимия, 1992, №1, с.68-77.
58. Соловова И.П., Гирнис A.B., Гужова A.B. Карбонатные расплавы в щелочных базальтоидах Восточного Памира. Геохимия 1993, №3, с.383-393.165
59. Соловова И.П., Гирнис А.В., Рябчиков И.Д. Включения карбонатных и силикатных расплавов в минералах щелочных базальтоидов Восточного Памира. Петрология, 1996, т.4, №4, с. 339-363.
60. Соловова И.П., Рябчиков ИД., Когарко Л.Н., Кононкова H. Н. Изучение включений в минералах карбонатитового комплекса Палабора (Ю. Африка). Геохимия, 1998, № 5, с. 435-447.
61. Сук Н.И. Экспериментальные исследования жидкостной несмесимости фосфорсодержащих фельдшпатоидных расплавов. Докл. АН СССР, 1991, т. 316, №6, с. 1461-1464.
62. Сук Н.И. Жидкостная несмесимость в фосфорсодержащих расплавах в связи с генезисом апатитовых месторождений (экспериментальные исследования). Петрология, 1993, т. 1, № 3, с. 282-291.
63. Таттл О., Гиттинс Дж. Карбонатиты. 1969, М., «Мир», 485 с.
64. Фор Г., Пауэлл Дж. Изотопы стронция в геологии. 1974, М., «Мир», 214 с.
65. Ярмолюк В.В., Иванов В.Г., Коваленко В.И. Внутриплитная позднемезозойская-кайнозойская вулканическая провинция Азии -проекция горячего поля мантии. Геотектоника, 1995, №5, с.41-67.
66. Andersen Т. Magmatic fluids in the Fen carbonatite complex, S.E. Norway: Evidence of mid-crustal fractionation from solid and fluid inclusions in apatite. Contrib. Mineral. Petrol., 1986, v. 93, p. 491-503.
67. Baker M.B., Wyllie P.J. Liquid immiscibility in a nephelinite-carbonate system at 25 kbar and implications for carbonatite origin. Nature, 1990, v.346, № 6280, p.168- 170.
68. Bell K. Carbonatites genesis and evolution. London: Unwin Hyman, 1989, 618 p.
69. Boettcher A.L., Mysen B.O., Modreski P.J. Melting in the mantle: phase relationships in the natural and syntetic peridotite H20 and peridotite - H20 - C02 with application to kimberlite, Phys. And Chem. Earth.,1975, v.9, p. 865-867.
70. Bowen N.L. The Fen area in Telemark, Norway. Amer. Journ. Sci., 1924, v.8, p. 1-11.
71. Brogger W.C. Die eruptivgesteine des Kristianiagebietes, IV. Das Fengebiet in Telemark, Norwegen. Norsk. Vidensk. Selsk. Skrifter. I, Math. Naturv. Kl., 1921, v. 9, p. 1-408.
72. Brooker R.A., Hamilton D.L. Three-liquid immiscibiliti and the origin of carbonatites. Nature, 1990, v.346, p. 459-462.
73. Daly R.A. igneous rocks and their origin. 1914, New York, 563 p.
74. Dawson J.B.Sodium carbonate lavas from Oldoinyo Lengai, Tanganyika. Nature, 1962a,, v. 195, p. 1075-1076.
75. Eckermann H. The alkaline district of Alno Island. Sverig. Geol. Undes., 1948, Ser.Co, №36, Stockholm, 176 p.
76. Fournelle J. Anhydrite in Nevado del Ruiz November 1985 pumice: Relevance to the sulfur problem. J. Volcanol. And Geotherm. Res., 1990, v. 42, p. 189-201.167
77. Freestone I.C., Hamilton D.L. The role of liquid immiscibility in the genesis of carbonatites an experimental study. Contrib. Mineral. Petrol., 1980, v.73, p.105-117.
78. Gittins J., Tuttle O.F. The system CaF2-Ca(0H)2-CaC03. Amer. Journ. Sci., 1964, v. 262, p. 66-75.
79. Green D.H., Ringwood A.E. Mineralogy of peridotite compositions under upper mantle conditions. Phys. Earth Planet. Interiors, 1969, № 3.
80. Hogbom A.G. Uber das nephelinsyenit auf der Insel Alno. Geol.Foren.Forh., 1895, v. 17, p. 100-160,214-256.
81. Huppert H., Sparks R.S.J. The fluid dynamics of a basaltic magma chamber replenished by inflax of hot dense ultrabasic magma. Contr. Miner. Petrol., 1980, v. 75, №3, p. 279-289.
82. Hussak E., Prior G.T. Lewisite and Zirkelite, two new Brazilian Minerals Min. Mag., 1895, v. 11, № 50, p. 80-88.
83. Jaireth S., Sen A.K., Varma O.P. Fluid inclusions Studies in Apatite of the Sung Valley Carbonatite Complex, N.E. India: Evidence of melt-fluid immiscibility. Geol. Soc. India, 1991, v. 37, p. 547-559.
84. Jones A.P., Wyllie P.J. Low-temperature glass quenched from a synthetic, rare earth carbonatite: implications for the origin of the Mountain Pass deposit, California. Econom. Geol., 1983, v. 78, p. 1721-1723.
85. Kjarsgaard B.A., Hamilton D.L. The genesis of carbonatites by immiscibility. Ed. K. Bell Carbonatites: genesis and evolution. London: Unwin Hyman, 1989, p. 388-404.
86. Kjarsgaard B.A., Peterson T. Nephelinite-carbonatite liquid immiscibility at Shombole Volcano, East Africa: petrographic and experimental evidence. Mineral. Petrol., 1991, v.43, p.293-314.
87. Kogarko L.N., Plant D.A., Henderson C.M.B, Kjarsgaard B.A. Na-rich carbonate inclusions in perovskite and calzirite from the Guli intrusive Ca168carbonatite, polar Siberia. Contrib. Mineral. Petrol.,1991, v. 1, №1, p. 124129.
88. Koster van Gross A.F., Wyllie P.J. Liquid immiscibility in the join NaAl308CaAl2Si208-Na2C03-H20. Amer.J.Sci, 1973, v. 273, p. 465-487.
89. Koster van Gross A.F., Wyllie P.J. Liquid immiscibility in the system Na20-A1203- Si02 C02 at pressures to 1 kilobar. Amer. J. Sci., 1966, v.64, p.234-255.
90. Le Bas M. J. Carbonatite-nephelinite volcanism. An African case history. A Willy-Intercience Publication, 1977, 330 p.
91. Le Bas M. J., Aspden J.A. The comparability of carbonatitic fluid inclusions in ijolites with natrocarbonatite lava. Bull. Volcanolog., 1981, v.44, № 3, p.429-438.
92. Luais B. Immiscibilityt entre liquides silicates dans les mesostases et les inclusions vitreuses des andesites besiques de Santorin (Arc Egeen). Bull. Miner., 1987, v. 110, p. 93-109.
93. Nesbitt B.E., Kelly W.C. Magmatic and hydrothermal inclusions in carbonatite of the Magnet Cove Complex, Arkansas. Contrib. Mineral. Petrol., 1977., v. 63. p. 271-294.
94. Rankin A.H., Le Bas M.J. Liquid immiscibility between silicate and carbonate melts in naturally occuring ijolite magma. Nature, 1974, v.250, p.206-209.
95. Rankin A.H., Le Bas M.J.Nahcolite (NaHC03)2 in inclusions in apatites from some E.African ijolites and carbonatites. Mineralogical Magazine, 1974, v.39, p. 564-570.
96. Samson I.M., Liu W., Williams-Jones A.E. The nature of orthomagmatic hydrothermal fluids in the Oka carbonatite, Quebec, Canada: Evidence from fluid inclusions. Geochim. Cosmochim. Acta, 1995, v. 59, № 10, p. 19631977.
97. Shand S.J. Eruptive rocks. 1950, London, 360 p.
98. Smyth F.N., Adams L.H. The system calcium oxide-carbon dioxide. Amer. Chemical Soc. Journ., 1923, v.45, p. 1169-1184.
99. Sobolev A.V., Chaussidon M. H20 concentrations in primary melts from island arcs and mid-ocean ridges: Implications for H20 storage and recycling in the mantle. Earth and Planetary Science Letters, v.137, p. 45-55.
100. Sun S. Chemical composition and origin of the Earths primitive mantle. Geochim. Et cosmochim. Acta. 1982, v.46, p. 189.
101. Sun S., McDonough. Chemical and isotopic systematics of ocean basalts: implications for mantle composition and prosesses. Magmatism in ocaen basins. Geolog. Soc. London Spec.Publ., 1989, v.42, p. 313-345.
102. Ting W., Rankin A.H., Woolley A.R. Petrogenetic significance of solid carbonate inclusions in apatite of the Sukulu carbonatite, Uganda. Lithos, 1994, v. 31, №3-4, p.177-187.
103. Watson E.B. Apatite and phosphorus in mantle source regions: An experimental study of apatite/melt equilibria at pressures to 25 kbar, Earth Planet Sci. Lett., 1980, v. 51, p. 322-325.
104. Wyllie P.J. Mantle fluid compositions buffered by carbonates, amphibole, and phlogopite in peridotite-C02-H20. Sourn.Geol., 1978, v.86, № 6, p. 687
-
Андреева, Ирина Анатольевна
-
кандидата геолого-минералогических наук
-
Москва, 2000
-
ВАК 04.00.08
- Особенности вещественного состава и условия образования барий-стронциевых карбонатитов проявления Халюта
- Мантийные магмы и флюиды по результатам изучения включений в минералах
- Петрология карбонатитовых комплексов консолидированных складчатых областей
- Фазовые отношения во фторсодержащих гранитной и нефелин-сиенитовой системах при 800°С и 1 КБ
- Состав и особенности кристаллизации расплавов при формировании калиевых базитовых пород Центрального Алдана
