Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Вулканиты Хибинского щелочного комплекса и продукты их метасоматическойэволюции

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Вулканиты Хибинского щелочного комплекса и продукты их метасоматическойэволюции"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РГ5-0Д УНИВЕРСИТЕТ

1 3 ИДИ

' На правах рукописи

Серебрицкии Иван Александрович

Вулканиты Хибинского щелочного комплекса и продукты их метасоматической эволюции.

Специальность 04.00 02. геохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 1996

Работа выполнена на кафедре геохимии геологического факультета Санкт-Петербургского Государственного университета

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, заслуженный деятель науки РСФСР профессор Барабанов Владимир Фёдорович

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогичесшх наук, профессор Булах Андрей Глебович (кафедра минералогии СП6ГУ) кандидат геолого-минералогических наук, Арзамасцев Андрей Александрович ( Кольский научный центр РАН ).

Ведущая организация : Санкт-Петероургский Горный институт

4

Защита диссертации состоится 1996 года в аудитории

№ на заседании диссертационного совета К 063.57.44 по защите диссертаций на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук в Санкт-Петербургском Государственном университете

Адрес 139034 Санкт-Петербург, Университетская нзб , Д.7,9, геологический факультет

С диссертациеи можно ознакомиться.в библиотеке СПбГУ. Афюреферат разослан .1996 г

у{им 1 секретарь Д!дссертэмионного совета

кандидат геолого-минералогических наук Л Г Виноградова

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность темы.исследования. С 1978 года сотрудниками кафедры геохимии С.-Петербургского Государственного Университета были возобновлены работы по изучению минералогии .петрографии и геохимии ряда объектов Хибин. В это же время сотрудниками Хибиногорской ГРП Мурманской ГРЭ ПГО Севзапгеология начато изучение обнаруженного на востоке массива карбонатитового штокверка. В результате проведенных буровых работ был получен обширный материал по эффузивным и вулканогенно-осадочным толщам, имеющим широкое распространение в центральной части массива. Благодаря своему уникальному геологическому положению и обилию наложенных процессов, эти породы в течение долгого времени были обойдены вниманием геологов. Выяснение природы этих пород, а также их взаимоотношений с другими породами массива, может стать ключом к разгадке генезиса самого Хибинского массива.

В связи с вышесказанным, не вызывает сомнения необходимость в получении детальной и разносторонней информации о породах центра массива и наложенных на них процессов.

Цель и задачи работы. Целью данной работы является петрографическая и петрохимическая классификация пород вулканогенно-осадочного комплекса, изучение наложенных процессов фенитизации, ороговикования и карбонатизации на породном и минеральном уровнях.Поставленная цель определила и круг важнейших задач работы:

1. Детальное исследование участков развития пород комплекса и их взаимоотношения с породами рамы.

2. Диагностика и классификация вулканогенно-осадочных пород геологическими, петрологическими, петрохимическими и минералогическими методами.

3. Изучение позднейших процессов, оказавших влияние на внешний облик и состав вулканогенно-осадочных пород.

4. Изучение породообразующих минералов с целью прослеживания на минеральном уровне процессов метасоматического изменения пород.

Фактический материал и методы исследования. В основу работы положены материалы, собранные автором , во время полевых работ с 1988 по 1994год . Изучение геологического строения участков, отбор минералогических и

геохимических проб проводился в естественных обнажениях и при документации керна скважин.

Лабораторные исследования включают описание образцов и шлифов (околобОО). Пробы пород проанализированы рентгеноспектральным полуколичественным и количественным спектральными анализами в ОШЭ ПГО Севзапгеология и на кафедре геохимии СП6ГУ(438).Автором были отобраны и исследованы мономинеральные фракции нефелина (164), полевого шпата (72) и пироксена(14), которые были проанализированы методами "мокрой химии" и пламенной фотометрии, рентгеноспектральным и микрозондовым анализами. Полученные данные обработаны методами математической статистики.

Научная новизна работы.Впервые предпринята попытка рассмотрения пород вулканогенно-осадочного комплекса Хибинского массива с точки зрения их взаимоотношений с полнокристаллическими представителями нефелиновых сиенитов, породами комплекса мельтейгит-ийолит-уртитов и их классификация. Выявлены .ранее не описанные, в центральной части массива, породы типа мелилититов , приведены результаты исследований линзочек вулканического стекла . Прослежены основные процессы преобразований вулканогенно-осадочных пород (ороговикование, фенитизация и карбонатизация), что позволило предположить генетическую общность изучаемой группы пород с остальными породами массива. Изучены породообразующие минералы (пироксены, нефелин, полевые шпаты)и их эволюция от древних пород вулканогенно-осадочного комплекса к поздним хибинитам и фойяитам.

Практическая ценность работы. Щелочные кольцевые структуры , аналогичные Хибинскому массиву широко распространены не только на Кольском полуострове и в Фенноскандии ,но и во всем мире. Во многих массивах породы вулканогенного и вулканогенно-осадочного состава имеют широкое распространение. Все они несут богатую и разнообразную минерализацию и являются в своем роде уникальными и богатейшими источниками сырья. Отсюда следует , что решение вопроса о генезисе щелочных комплексов сможет способствовать определению источника рудного вещества, что несомненно имеет практическую ценность.

Основные защищаемые положения.

1. В Хибинском щелочном массиве широко представлены породы вулканогенно-осадочного комплекса , распространенные в центре массива (бассейн р.Тулийок), на границе фойяитов с мельтейгит-ииолит-уртитоеым комплексом (район Саамского перевала), а таше в поле развития хибинитов

(г.Путеличорр). Они представлены стратифицированными вулканогенно-осздочными (алевропелиты , песчаники , конгломераты) образованиями ультраосновного, основного и среднего состава.

2. По породам вулканогенно-осадочного комплекса развиваются роговики. По ороговикованным породам Хибин проходит процесс фенитизации , что приводит к образованию нефелиновых сиенитов. Параллельно происходит перекристаллизация пород с увеличением размера зёрен минералов до среднезернистых.

3. Процессы изменения вулканогенно-осадочных пород происходили в условиях нарастающей щелочности растворов с привносом Na, К, AI, Si, и выносом: Fe,Mg,Ti, а также Р и Ca. Параллельно происходило обогащение пород редкими злементами: Sr,Zr, Nb, Ва.

4.Вулканогенные образования Хибинского массива по своим петрографическим особенностям, минералогическому и химическому составу близки к аналогичным девонским эффузивно-осадочным породам контозёрской серии.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, профессору В.Ф.Барабанову за чуткость и внимание проявленные к диссертанту . Автор благодарен сотрудникам геологического факультета СП6ГУ профессору Гордиенко В.В., ассистенту кафедры Сергееву А.В, Иванникову В.В., Захаревичу К.В., Зайцеву А А.; за неоцин/.мую помощь в проведении экспериментов : Зориной М.Л., Тимохиной Л.А., Сухаржевскому С.М., Франи-Каменецкому Д.А., Храмцовой И.И., а также всем сотрудникам кафедры геохимии и лаборатории генетической минералогии.

Автор особо признателен своему отцу и учителю , кандидату геолого-минералогических наук А.И.Серебрицкому.

ГЛАВА 1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА.

Первая глава посвящена обзору геологического строения, тектоники, магматизма и метаморфизма Балтийского кристаллического щита , построенная на основе работ отечественных и зарубежных исследователей . Наиболее всеохватывающие из них - труды : А.А.Полкзновз; К.О.Кратца; К.А.Шуркина и др. ; Л.Я.Харитонова ; А.А.Кухаренко и др.; А.А.Предовского и др.; М.А.Гиляровой; М.Я.Цирульниковой и др.; Л.А.Кириченко; Х.Хольтедэль; S.BudnoofT; K.Schmidt, A.Simonen; К.Schmidt; Simonen, Kouvo и другие.

Рассматриваются основные геологические события происходившие на территорий Фенноскандии и, особо, в её Северо-Восточной части , начиная с архея и кончая палеозоем.

ГЛАВА 2. ВУЛКАНО-ПЛУТОНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ФЕННОСКАНДИИ.

Вулкано-плутонические комплексы в основном, приурочены к протяженным, долгоживущим тектоническим зонам .Большая группа щелочных плутонов Кольского полуострова связана с, так называемой, Северо-Восточной тектонической зоной.

В главе приводятся примеры щелочных комплексов (грабен Осло , Контозёрский массив, Ловозёрский плутон), в которых были обнаружены и изучены вулканогенно-осадочные образования и приведены петрографические и летрохимические описания пород , наиболее близких к аналогичным образованиям Хибин.

В Контозерском массиве наибольший интерес вызывает петрохимическая характеристика палеозойских изверженных пород. Среди магматических разностей ЛА.Кириченко установлены: эффузивы, туфы щелочных базальтов, меллилитоаые нефелиниты, пироксениты, нефелиновые сиениты, щелочные сиениты. Для них характерны недосыщенность вЮ? (22-38%), высокие содержания железа (до 17%) и титана (до 6%), Ыа преобладает над К, в эффузивах постоянно присутствуют ?, СО НгО. •

В результате изучения Н.А.Елисеевым девонских эффузивов Ловозера было установлено их сходство с норвежскими эффузивными породами Осло.

ГЛАВА 3. ВУЛКАНИТЫ ХИБИНСКОГО ЩЕЛОЧНОГО МАССИВА И ИХ СИСТЕМАТИЗАЦИЯ.

Полученные в последние годы материалы свидетельствуют о широком распространении в Хибинах вулканогенно-осадочных образований. Бурением выявлены случаи, когда их площадь достигает 100-120 км2 ( бассейн р.Тулийок ). На северо-восточных склонах г.Кухисвумчорр, среди фойяитов, давно известны крупные, до 10км по простиранию, реликты осадочных пород, которые отделены от комплекса ииолит-уртитов на юге Хибин - рисчорритами, на севере -лявочорритами. Следует подчеркнуть, что продуктивный ийолит-уртитовый комплекс обогащен фосфором, серой, газани тяжёлых углеводородов, битумами, свойственными для осадочных и метаморфогенных образований,содержащих наела, бензольные и спиртобензольные смолы, асфальтены и другие продукты биогенеза (С В.Икорскии 1967).

3.1.Породы фундамента массива (разделы 3.1.1.-3.1.2.)

Архейские метаморфические толщи окружают массив с севера, северо-востока и юго-востока. Они, в основном, представлены биотитовыми гнейсами и мигматитами, относимыми, условно, к нижней толще кольской серии архея.

Протерозойские породы обрамляют Хибинский щелочной массив с запада и юга. В основном это вулканогенно-осадочные образования трёх серий Имандра-Варзугской структурной зоны: стрельниковской, варзугской и томингской. Ранее они рассматривались, как среднепротерозойские.

3.2. Эффузивные породы Хибинских тундр (разделы 3.2.1.-3.2.2.).

Бурением в районе горы Лутеличорр, на западе Хибинского массива, были

вскрыты породы, которые могут быть отнесены к зулканогенно-осадочному комплексу имандра-варзугской зоны. Они прослежены на 1200м по простиранию и на глубину до 1500м (скв.№№1009,1010,1031).

Породы ороговикованны и фенитизкрованны , среди них можно выделить: сланцы и кварциты, туфосланцы, вариолиты, ромбен-порфиры, пикрит-порфиры, нерасчленённые зффузивы основного состава.

Тулийокекая тектоно-вутаническэя депрессия

Анализ пространственного размещения вулканитов и ассоциирующих с ними пирокластов, позволил наметить в центре Хибин вулканотектоническую палеоструктуру, типа кальдеры проседания. Её контур охватывает бассейн реки Тулийок от устья, на востоке, до истоков, располагающихся в пределах северовосточных и восточных склонов гор: Юкслор, Кужвумчорр и Касхасньюнайчорр - на западе. Общая протяжённость структуры - 20км.

Восточная часть депрессии ограничена субмеридиональной тектонической зоной с западным падением. Разрывная структура выявлена по линейным гравитационным и магнитным геофизическим аномалиям, обнаруженным в пределах акватории оз.Умбозера. Строение структуры расшифровано при документации керна глубинных скважин.

Элементы вулканической структуры западного фланга • проявлены в естественных обнажениях гор Кушсвумчорр, Каскасньюнайчорр, Юкслор и Саамского перевала.Развитые здесь вулканокластические породы представлены лавокластолитами, пирокластами, орто- и паратуффитами образующими стратифицированную толщу, прослеженную субмеридиональной полосой варьирующей мощности, от первых до 2000м и пологим, центроклинальным (10-50О) падением. Гипсометрически, породы приурочены к одному уровню ( 700-800м).

Вулканиты западного фланга Тулийокской вулкано-тектонической депрессии располагаются на границе нефелиновых сиенитов, хибинитов массивных и трахитодных на западе и фойяитов на востоке.

В распределении вулканитов в пределах депрессии намечаются элементы фациальной зональности. На востоке преобладают эффузивы, субинтрузивные тела, дайки; вулканокластиты занимают резко подчинённое положение в геологическом разрезе. К западу их роль возрастает и на рассматриеваемой территории они достигают максимального значения.

3.3.Ийолит-уртитовый продуктивный комплекс и признаки его вулканической природы.(разделы 3.3.1.-3.3.2.).

Специалистами кафедры геохимии СПбГу был установлен ранний возраст ийолит-уртитов в ряду щелочных пород Хибин

Петрографическое и минералого-геохимическое изучение продуктивного комплекса и слагающих его минералов, свидетельствует о прошедших процесса* многократной перекристаллизации, изменившей текстурно-структурные особенности, количественные соотношения основных элементов и примесей в породах и минералах но несмотря на это, в пачке меланократсвых ийолитов на участке Северный Суолуайв, между пикетами №146-148 профиля №299 впервые в Хибинах среди ийолитов обнаружены останцы бурого вулканического стекла что говорит о, возможно, эффузивной природе пород. Вероятнее всего это "покровные эффузивы, имеющие основной и ультраосновной щелочной -остав, подвергнутые процессу ийолитизации.

3.4. Систематизация вулканитов , развитых в Хибинском массиве (разделы 3.4.1.-3.4.2.).

В пределах Хибинского щелочного массива отчётливо выделяется широкий спектр вулканогенно-осадочных и плутонических пород различного генезиса:

1. Улыпраосновные вулканические породы цепочного ряда.

На восточном фланге Тулийокской депрессии (п-ов Рестиньюн), вскрыты ультраосновные породы представленные тремя семействами эффузивов: щелочными пикритами , основными фоидитами и мелилититами. Основные фоидиты преобладают в верхней части разреза и представлены породами типа меланефелинитов и нефелинитов.

Щелочные ликриты и основные фоидиты . В шлифах устанавливается порфировая структура, в основной массе можно обнаружить незначительные количества стекла, насыщенного рудной пылью (в основном титаномагнетит).

Мелилититы описаны в керне скважины №604 , в долине реки Тулийок. Внешне это серые, с зеленоватым, иногда лиловатым оттенком обладающая пироксен-микролитовым базисом с примесью биотита, фельдшпатоидов и измененного вулканического стекла (для оливиновых мелилититов) и нефелин-канкренит-мелилитовый (для беспироксеновых мелипититов); во вкрапленниках оливин, клинопироксен и мелилит (размер вкраплений 1-6мм). Мелилиты представлены тремя видами: оливиновым мелилититом ( оливин 10-20%, клинопироксен 30-50%, мелилит 40-60%, нефелин 5-30%, биотит 0-10%, из акцессорных минералов отмечаются: леровскит, магнетит, титано-магнетит и апатит; по ним развиваются вторичные минералы: серпентин, альбит, содалит и кальцит); беспироксеновыми мелилититами (мелилит15-60%, оливин 10-25%, нефелин 5-30%; акцессорные минералы аналогичны описанным выше, для оливиновых мелилититов Структура пород ннтерсертальная, долеритовая.

Щелочные трахитовые порфиры - порфировые породы с таблитчатыми вкрапленниками моноклинного пироксена и афанитовой основной массой . Вкрапленники- К-Ыа полевой шпат, редко во вкрапленниках находится пироксен. Основная масса полнокристаллическая состоящая из полевого шпата, в подчинённом количестве находятся биотит, апатит, нефелин, эгирин и рудный минерал.

2. Средние вупханические породы щелочного ряда.

Средние вулканические породы щелочного ряда, в рамках рассматриваемых территорий, представлены семействами щелочных трахитов и фонолитов.

Фонолитовые порфиры - породы с четкими вкрапленниками идиоморфных кристаллов нефелина, К-№ полевого шпата цветных минералов. Наблюдаются переходы к щелочным трахитовым порфирам, что выражается в постепенном сокращении и полном исчезновении вкрапленников нефелина, увеличении количества К-№ полевого шпата. Основная масса фонолитов сложена узкими, длинными двойниками полевого шпата. Темно-цветные минералы - зерна эгирин-аэгитового состава. Структура основной массы фонолитов - бостонитовая, характеризующаяся беспорядочным расположением лейст.

Щелочные трахиты - порфировые породы с таблитчатыми вкрапленниками моноклинного пироксена и калиевого полевого шпата. Основная полнокристаллическая , зернистая масса состоит из полевого шпата, в подчиненном количестве распространены биотит, нефелин, эгирин, апатит и "рудные" минералы. Пироксен во вкрапленниках изредка сохраняется в виде коротко-призматических зерен светло-зеленого цвета и замещается, по краям,

амфиболом и згирином. Основная масса породы сложена удлиненными лейстами микроклина.

3.Основные плутонические породы щелочного ряда (субинтрузивные тепа).

Они встречены в бассейне залива Тульилухте и представлены группой щелочных габброидов, типа эссекситовых порфиритов - порода, местами с вкрапленниками плагиоклаза и пироксена. Основная масса сложена микролитами плагиоклаза. Структура - порфировая. Из более поздних минералов широко распространены калиевый полевой шпат, слюды, цеолиты, карбонаты, реже хлориты, заполняющие миндалины и образующие в них сферолитовые структуры. Структура зссекситов порфировая, во вкрапленниках встречаются плагиоклазы, изредка оливин. В имеющихся переходных разновидностях ■ пород- между эссекситозыми порфиритами и пикрит-порфиритами. структура основной массы полнокристаллическая, долеритовая. Встречается .небольшое количество стекла.

Ромбен-порфиры - порода с вкрапленниками полевого шпата, образующего удлинённые - игольчатые кристаллики . Вкрапленники нефелина и цветных минералов редки. Основная масса попнокристаллически-зернистая сложена анортоклазом или микроклином, в небольшом количестве встречаются биотит, сфен, апатит, амфибол, щелочной пироксен, редко отмечаются нефелин и содалит. Структура породы - порфировая.

4. Вуппаногенно-осадочные породы.

Вулканогенно-осадочные породы развиты к западу от выше описанных магматических пород и вскрыты скважиной № 698 . Наибольшую сохранность пирокласты и паратуффиты имеют в верховьях р. Тулийок, в районе Саамского перевала на восточных склонах г. Кукисвумчорр и северных- г.Юкспор.

Юго-западная часть полосы пород , примыкающих к разгнейсованным рисчорритам у Саамского перевала, сложена ороговикованными пирокластами. К центру массива пирокласты сменяются перемытыми слоистыми паратуффитами, хорошо отсортированными.

Пирокластический материал в вулканогенно-осадочных порода* присутствует в виде витрокластов и кристаллокластов, а также литокластов. Для крупнообломочного вулканического материала характерны угловатые обломки, со следами истирания и (или) резорбции, деформации в пластическом состоянии. Среди вулканокластического материала псефитовой размерности преобладают

обломки пород: пемзы, стекла. Наиболее сложную форму имеют псаммитовые обломки.

Для кристаллокластического материала характерны : оскольчатые , иногда почти полностью сохранившиеся кристаллы минералов. По содержанию пирокластического материала и способу образования породы относятся к вулканогенно-осадочным(туффиты) или вулканическим (туфы). В зависимости от характера особенностей различают основные структуры туфов: литокластическую. кристаллокластическую, витрокластическую. б.Пирокпастические литифицированные туфы.

На восточном фланге Тулийокской депрессии пирокластические туфы вскрыты скважиной №698. Весь её 300-метровый интервал приходится на монотонную , массивную толщу литокластических меланефелинитовых и пикритовых туфов. В интервале 66-70м вскрыт горизонт меланефелинитов и двух маломощных даек лампрофиров.

3.4.3. Петрохимические группы вулканитов Хибинского щелочного массива.

В соответствии с принятой классификацией и номенклатурой зффузивы, сопутствующие им дайки и субинтрузивные тела, относятся к группам ультраосновных и основных пород, пересыщенных щелочами. Исключение составляют щелочные габброиды (трахиты), попадающие в поле субщелочных типов пород на класификационной диаграмме - "щелочи - кремнезем"(рис.1).

Щелочные пикриты и меланефелениты объединены в группу пород, крайних по основности членов нефелинового семейства, в котором содержания оксидов К и N8 варьируют в диапозоне 7-11 % вес. Сумма щелочей от щелочных пикритов ( 8,68% ) к нефелиновым фонолитам ( до 13,25 % ) и несколько снижается в щелочных габброидах ( 11,49% ). Отношение суммы щелочей к глинозему слабо снижается от щелочных пикритов к щелочным габброидам. Данные по содержанию малых элементов позволяют оценить их геохимические особенности. Уровень концентрации сидорофильных элементов (Сг.Си.М.Со)

несколько превышает средние значения для типичных ликрит-меланефелинит-фонолитовых серий, связанных с карбонатитами. Распределение ЫЬ, закономерно увеличивается от меланократовых к лейкократовым разновидностям. Любопытно отметить значительное содержание редкоземельных элементов в вулканитах депрессии, где преобладает лантановая группа, и эти значения, варьируя в близких диапазонах характерны для всех эффузивов

На рисунке 2 приведена диаграмма АРМ породообразующих оксидов массивов Контозеро ( по Л.А.Кириченко) и Хибин , из которой видно, что девонские эффузивы контозёрского массива близки по своему составу к вулканитам Хибин. РеО, "ПО2 и МдО являются наименее подвижными компонентами, при процессах изменения эффузивов распространенных в

иШвтое|1985 Н:д 3 3 3]

- 1 14 * %» г 4 »»л*. Г * * * # 2 ж» • $ . 4 . / • •* / ; ж . / . 4 ♦ «4 ♦ / • • / ,1 £ •• 1 1 ' 1 ' 4 1 - 1 5

" 11 12 13 14 15

" с - / у 116 / 3 / • и // ч 0 / -

/ • X/ " 17 ( 1 1 ? » 13 20 1 ! Г 21 1 ! гг 1 1 1. ГЭ 1 1 1

102 М 5Я

Рис. 1 Петрохимическая классификация вулканогенно-осадочного комплекса пород развитых в районе гЛутеличорр и бассейне р.Тулийок.

1- нефелинит; 2- фонолит; 3- щелочной трахит; 4- пантеллерит; 5- комендит; 6- базанит; 7- щелочной пикрит; 8- щелочной оливиновый базальт; 9- трахи-базальт; 10- трахи-андезит-базалът; 11- трахи-андезит; 12- трахит; 13- трахи-дацит; 14- трахи-риолит; 15-щелочной риолит; 16- пикрит; 17- толеитовый базальт; 18- андезитовыи базальт; 19-андезит; 20- андезит-дацит; 20- дацит; 22- риолит-дацит; 23- риолит. вулканогенно-осадочные породы : • - развитые в бассейне р.Тулийок; Д- района г.Путеличорр.

л " '

Л ' V«»'1, .

у

/"■л" \ \

\

1 \ л

* >. . / \ / А

к

/

/

Рис.2

ТН-толеит-риопит; ТО-толеит-дзцит; ТА-толеит-андезиг; НРТ-высоко-железистый толеит; ВК-базальтовый коматмит; РК-перидотитовый коматиит; СР-кальциевый щелочной риолит; СО-кальциевый щелочной дацит; СА-кальциевый щелочной андезит; СВ- кальциевый щелочной базальт; НМГ-высош

магнезиальный толеит. Коитозбрский массив: А-эсффузивы, Л-туфы; Хибинский массив: Тулийок о-авгог-псрфириты,о-баз альты; Путеличорр О-эффузивы, 0-рсмбен-порфиры, О-туфы.

Хибинах, что не относится к А1, активно принимающему участие в процессах фенитизации. Отсюда появляются некоторые отличия в поведении последнего в туфах и эффузивах Хибин и Контозера ,где первичные вулканогенные породы претерпели значительно меньшие изменения.

ГЛАВА4. ПРОЦЕССЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВУЛКАНИТОВ.

4.1. Ороговикование (разделы 4.1.1.-4.1.2.).

В районе контакта Гулийокской тектоно-вулканической депрессии с породами рамы (акватория оз.Умбозеро) ороговикование зафиксировано наличием гранулированных зёрен кварца и плагиоклаза,слагающих мелкозернистый агрегат в интерстициях породообразующих минералов гнейсо-гранитов. Сокращение и исчезновение кварца в гранитогнейсах, появление згирина и щелочного амфибола указывает на активизацию процесса фенитизации.

На западе массива с хибинитами непосредственно контактируют вулканогенные образования основного состава и их зеленокаменно-изменённые разности. Поэтому среди роговиков преобладают аповулканогенные (зеленокаменные) разности.

При ороговиковании злеленокаменных пород отмечается постепенная смена низкотемпературного парагенезиса минералов: тремолита-актинолита, альбита, цоизита, эпидота (соответственно) всё более высокотемпературной ассоциацией: роговой обманки,олигоклаза и пироксен, андезина.

Буровыми работами установлено широкое развитие роговиков и внутри массива, развившихся по крупным останцам вмещающих пород. Последние встречены в центре Хибин (скв.N51265) и п рамках наметавшейся Тулийокской

1с

депрессии , в области широкого развития палеозойских вулканогенно-осздочных пород. Неоднородный петрохимический состав вулканитов сказался и на формировании разнообразных роговиков. Наиболее крупное поле их распространения расположено в районе Саамского перевала.

Зоны роговиков насыщены разнообразной минерализацией, местами преобретающей промышленную .ценность. Скопления укрупненных минеральных агрегатов тяготеют к зоне контактов роговиков с нефелиновыми сиенитами. Роговики обогащены А12О3 местами содержание этого окисла достигает 40% и порода превращается в наждак. Эти участки содержат крупные кристаллы ( до 2см ) корунда. Химическим анализом в роговиках установлены : БгО 0,45% ; ггО2 0,27%; V 205 0,04%; Сг 2О3 0,03%.

4.2. Фенитизация (разделыД.2.1.-4.2.2.).

В начальной стадии изменению подвергается тонкозернистый материал, обычно это цемент туфобрекчий, конгломератов. В массивных породах фенитизация контролируется системами трещин и раздробленными участками. Последующая активизация процесса приводит к полному замещению обломков галек с сохранением их морфо-текстурных особенностей.

Переходы между фенитами и вмещающими породами постепенные, с реакционными взаимоотношениями.

В процессе фенитизации роговиков Тулийокской депрессии отчётливо выделяются:

1. Ранние фениты, сложенные «-N3 полевым шпатом и меланократовыми щелочными минералами, реже нефелином, содалитом, канкринитом. При этом хорошо сохраняются текстурно-структурные особенности и химизм исходных пород.

2. Поздние фениты выражены в появлении мигматитоподобных образований, в которых состав и текстурно-структурные особенности проявлены в виде теневых признаков. Процесс завершается метасоматическим преобразованием их в пятнистые нефелиновые сиениты типа фойяитов или хибинитов.

При фенитизации щелочных вулканитов наблюдается рост концентрации в возникающих метасоматитах таких компонентов как БЮг, N820; фемические окислы.'РеО, ТЮ2, ЭгО - выносятся ; незначительно меняются содержания А12О3, КгО.СаО.

При фенитизации эффузивов основного состава (метадиабазов) динамика изменений содержаний оксидов заметно меняется. В формирующихся фенитах

накапливаются: гюг. КгО, №20, Рг05, $г0; активно выносятся: СаО, РегОз, РеО, "ПО 2,МдО.

4.3. Карбонатизация пород в устье реки Тулийок.

Карбонатиты и ассоциирующие с ними силикатные породы (щелочные и фельдшпатоидные трахитовые порфиры, лампрофиры, мончикиты, альбититы) концентрируются в районе залива Тульилухти в своеобразный центр, основным структурным элементом которого является карбонатитовый шток. По геофизическим данным он фиксируется в виде аномалии эллипсовидной формы, размером 900 на 1500м, вытянутой в северо-западном направлении.

В пределах штокверка распространены изменённые фойяиты и ийолиты, лампрофиры, щелочные порфиры (трахиты', тингуаиты ), альбититы, переходные разновидности пород' от лампрофиров и альбититов к карбонатитам, биотит-кальцитовые и альбит-кальцитовые породы, альбит-биотитовые породы, карбонатиты нескольких генераций, мончекиты.

ГЛАВА 5. ЭВОЛЮЦИЯ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ ЭФФУЗИВНЫХ И ВУЛКАНОГЕННО-ОСАДОЧНЫХ ПОРОД ХИБИНСКОГО МАССИВА.

5.1.Пироксены.(5.1.1.-5.1.2.)

Данные о пироксенах развитых в Хибинском щелочном массиве, использованные нами, включают как оригинальные, так и литературные: полученные ранее на кафедре геохимии СПбГУ , а также обширный материал содержащийся в работах Боруцкого Б.Е., Дудкина О Б., Никулиной Л.Н. и других.

Раздел 5.1.1. посвящен изучению оптических свойств и химического состава пироксенов из вулканогенных пород Хибинского массива. Иэ полученных результатов следует, что в наиболее ранних и наименее измененных породах вулканогенно-осадочного комплекса лироксены представлены авгитом и титанистым авгитом по которым развиваются амфибол и биотит ,реже, згирин, нефелин и апатит. В ороговикованных пироксенитах были обнаружены вкрапленники клиноэнстатита (0,1-0,5 мм), а также порфировые выделения ( до 1мм). Ранее клиноэнстатит в Хибинах был обнаружен З.В Шлюковой в виде единичных зерен. В нашем случае,мощность пород, содержащих клиноэнстатит, достигает от первых до десятков метров. В ороговикованных породах пироксены представлены авгитом,диопсидом, клиноэнстатитом. Для фенитизирозанных пород характерны пироксены эгирин-диолсидового ряда.

Результаты микрозондового анализа показали высокое содержание ТГСЬ , что,как известно, свидетельствует о высокой щелочности среды образования

пород , то есть зффузивы, содержащие данный минерал изнзчально обладали повышенной щелочностью.

Вразделе 5.1.2. речь идет о включениях пироксенов в нефелинах пород ийолит-уртитового комплекса. Меланократовая часть, основой которой являются собственно пироксены, обогащена многими элементами- примесями, включающим: гг, вг, Р, Т'|, Мп, V, ЫЬ, Та, Се, Эс, У, Са, Ва и др.

1. Состав включений пироксенов из внутренних зон кристаллов нефелина близок к составу породообразующих пироксенов ийолитов.

2. Включения пироксенов, сосредоточенные по периферии зерен нефелина обогащены эгириновым, титан-згириноеым ыиналами в меньшей степени по сравнению с включениями внутренних, диопсидовой и геденбергитовой составляющими ( последние свойственны пироксенам из каяишпатовых метасоматитов).

3. Направленность эволюции химического состава микролитов полностью совпадает с эволюцией состава породообразующего пироксена пород ийолит-уртитового продуктивного комплекса.

5.2. Нефелин.

Объектом изучения стал нефелин Путеличоррского блока, отобранный из керна скважин вскрывших мощные реликты вулканитов, переслаивающихся с трахитоидными и массивными хибинитами. Кроме того, в работе приводятся результаты микрозондового анализа нефелина из пород вулканогенно-осадочного комплекса района Саамского перевала.

Вопрос о температуре образования нефелина Путеличоррского блока рассматривался с помощью нефелинового геотермометра Гамильтона и Маккензи (1960,1961). Определено,что изученные минералы кристаллизовались в интервале температур 775-1070°С, в то время, как литературные данные по температурам образования нефелинов из других пород массива образовывались при температурах 500-700 °С.

6.3.Полевые шпаты.

Полевые шпаты районов устья реки Тулийок и Саамского перевала представлены калиево-натриевыми и чисто калиевыми разновидностями. Для полевых шпатов Тулииока прослеживается некоторое соответствие их состава с теми породами, в которых они находятся. Так для карбонатизироаанных щелочных пикритов характерен санидин-микроклин,группа меланефелинитов и нефелинитов включает в себя чистый низкий альбит.

Полевые шпаты Саамского перевала были отобраны из фенитизированных и ороговикованных вулканитов.

Полученные результаты показали, что наиболее резкие отличия групп наблюдаются в разноста значений степени триклинности ( д р), в меньшей степени они отличаются содержанием А1 в позиции М,и % величинами изоморфного № и альбита в них.

Из выявленной временной последовательности образования пород наблюдается непрерывное увеличение содержания полевых шпатов в горной массе от долей % до 65%. Параллельно с увеличением количества происходят и их качественные преобразования. Полевые шпаты вулканогенно-осадочного комплекса представлены капиево-натриевыми и чисто калиевыми разновидностями; ийолит-уртитов, ювитов, малиньитов и рисчорритов -гомогенным ортоклазом. Капиево-натриевые полевые шпаты и альбит распространены в хибинитах и фойяитах, а также в ювитах и рисчорритах в зонах разгнейсования и на контактах с хибинитами и фойяитами.

Настоящее работа представляет собой продолжение исследований выполненых С.С.Курбатовым. Л.Л.Солодовниковой , Л.Н.Никулиной , Ю.Н.НИкитиным, В.Ф.Барабановым, А.И.Серебрицким и др. показавшими широкое развитие в пределах Хибинского щелочного массива метасоматических процессов проявившихся во всех главных типах пород (хибинитах, ийолит-уртатах, рисчорритах и фойяитах). Эти процессы вызвали глубокие изменения пород и явились причиной гигантского перераспределения вещества их составляющих. Наши исследования показали, что в этом перераспределении большая роль принадлежит вулканогенно-осадочным породам , реликты которых фиксируются во многих местах главных щелочных пород Хибин.

Предположения о генезисе Хибин выдвигались такими выдающимися геологами как Б.Н.Куплетский, НА.Елисеев и др, предполагающими разные временные последовательности образования пород.

Различия в интерпретации генезиса массива снимаются, в значительной мере , если учесть, что вса породы Хибин претерпели глубокие гидротермально-метасоматические изменения .

1Ь

В связи с выше сказанным нельзя не вспомнить слова Ф.ЮЛевинсон-Пессинга о том, что изучение Хибин еще не закончено , что есть здесь ещё притягательная сила как для науки, так и для решения конкретных практических задач.

Выводы.

1 .По результатам геолого-съемочных работ, изучения керна скважин, в центре Хибинского массива намечена тектоно-вулкзническая депрессия типа кальдеры проседания . Ограниченная с юга эвеслогчоррской зоной смятия , с востока мощным разломом, разделяющим Хибинский и Ловозёрский массивы , северная граница её выражена неясно.

2. Структура выполнена комплексом ультраосновных , основных и средних (для Путеличоррского блока) эффузивных пород щелочного ряда (щелочные пикриты, меланефелиниты, нефелиновые фоноляты, щелочные габброиды, щелочные трахиты).

3. Внутри депрессии проявлена латеральная зональность распределения пород, выраженная в том, что на востоке (район залива Тульилухти) преобладает жерловая фация, а на западе (Саамский перевал) распространены туфогенные образования.

4.Все изученные вулканогенные породы ороговикованы и в разной степени претерпели метасоматичесше изменения: в том числе фенитизацию , а на востоке дополнительно - карбонатизацию .

5.Структурный, петрографический и петрохимический сравнительные анализы показали сходство эффузивно-осадочных пород Хибин с палеозойскими эффузивами Контозера.

5. При анализе петрографического и химического состава исходных и измененных пород четко выявляется унаследование структурных , текстурных и петрохимических особенностей пород в процессе преобразования вулканогенно-осадочного комплекса в нефелиновые сиениты в результате 5М< метасоматоза .

6.Наложенные процессы многообразного щелочного метасоматоза вызвали огромные по своим масштабам процессы перераспределения минерального вещества и составляющих его компонентов , вынос: 5Ю,, ТЮ2, А1,03, Ре:03, РеО, СаО, МдО, ЫагО, КгО, Р20., ТЯ и НгО. Итогом этого перераспределения

явилось формирование редкоземельной, апатитовой и кзрбонатитоЕой минерализации

7. В ходе наложенных тектоно-иетасоштических процессов прослеживаются закономерные тенденции при изменении состава породообразующих минералов, е пироксена, нефелина и полевых шпатов

8. Процесс изменения пород вулканогенно-осадочной серии проходил при высоких температурах о чем свидетельствует термометрические данные с использованием геотермометра Гамильтона и Маккензи

9.На основе полученных результатов и наблюдений можно предположить, что некоторые полнокристаллические разности пород (хиоиниты, фойяиты) Хибин образовались в результате метасоматической переработки эффузивных и вулканогенно-осадочных пород.

Список работ, опубликованных по теме диссертзции:

1.11йолит-урти"ювьа1 продуктивный комплекс Хибин и его петрохимическая эволюция.// Выездная сессия Всесоюзного Минералогического Общества. Апатиты,1990г.с.1б Соавтор. А.И.Серебрицкий.

2.0 тектоно-вулканической природе Хибинского щелочного массива Геология, поиски и разведка нерудных полезных ископаемых. Межвузовский сборник научных трудоЕ, ЛГИ им Плеханова, П ,1990, с 126'- !:.? Соавторы: А П.Серебрицкий, В.П.Павлов

З.Петрохимическая эволюция лород Хибинского щелочного массива Записки ВМО, № 1, 1992г, Санкт-Петербург, с 33-48.

Подписано к печати 22.04.96. Заказ 108 Тираж ICO Объем I п.л. U0H СПГУ. 19ЭД4. Санкт-Петербург, наб. Макарова,6.