657

О. В. Дубина

Проскуровский и Антоновский массивы щелочных пород расположены в Днестрово-Бугском районе Украинского щита (УЩ) и принадлежат к протерозойской (2.0 млрд. лет) щелочно-ультраосновной формации. Массивы залегают среди чудново-бердичевских гиперстен-гранатовых гранитоидов. Значительное распространение также имеют чарнокиты и эндербиты.

Массивы сложены однотипными породами, которые отнесены к щелочно-ультраосновной (карбонатитовой) формации. Главные типы пород в этих массивах представлены щелочными ультраосновными (щелочными пироксенитами, якупирангитами, ийолит-мельтейгитами), основными и средними субщелочными и щелочными (безнефелиновыми и нефелиновыми эссекситами, полевошпатовыми ийолитами, малиньитами, ювитами, фойяитами, нефелиновыми сиенитами) и метасоматическими породами (фенитами), а также щелочными сиенитами. Генезис последних окончательно не выяснен. Выделенные разновидности пород переслаиваются в разрезах буровых скважин с апогранитоидными фенитами и щелочными сиенитами, образовывая маломощные дайко- или жилоподобные тела (3-15 м). Контакты этих пород чаще имеют резкий характер. Нередко они расплывчатые. Эти тела имеют субвертикальное центриклинальное падение, что дает основания относить указанные массивы к массивам центрального типа с коническо-кольцевым строением.

Характерной особенностью щелочных ультраосновных и основных пород Проскуровского и Антоновского массивов является низкое содержание когерентных элементов (Cr, Ni, Co, частично Sc), чем они принципиально отличаются от ультрабазитов и базитов нормального ряда. Повышенное содержание хрома (0.01-0.02% Cr₂O₃) наблюдаются только в пироксенитах и меланократовых эссекситах, в более лейкократовых эссекситах и мельтейгитах содержание хрома составляет 10-20 ppm. Такое же низкое содержание хрома фиксируется и в нефелиновых сиенитах. Ni и Co, также содержатся в незначительных количествах. При этом Со почти во всех породах преобладает над Ni. Как известно, в меланократовых породах нормального ряда Ni преобладает над Co. Наблюдается тенденция, при которой в пироксенитах (максимально 42 ppm) и эссекситах содержание этого элемента выше, чем в других породах.

Исследуемые породы характеризуются довольно низким содержимым Sc (максимум 18 ppm). Хотя скандий, как известно, одни исследователи относят к элементам группы железа, а другие рассматривают вместе с редкими землями (даже выделяется скандиевая подгруппа редких земель).

Низкое содержание рассмотренных когерентных элементов и преобладание Со над Ni можно объяснить высокой степенью дифференциации исходных расплавов щелочно-ультраосновных пород. Об этом свидетельствует сравнительно низкое содержание Mg (максимум 10.4% MgО) и высокая железистость темноцветных минералов (пироксены – 0.36-0.60, амфиболы – 0.39-0.61, биотит – 0.38-0.57). В исследуемых массивах не выявлено оливиновых пород (оливинитов, перидотитов, оливиновых мельтейгитов), как это характерно для гипабиссальных щелочно-ультраосновных карбонатитовых комплексов Маймеча-Котуйской и Карело-Кольской провинций.

Полукогерентные элементы (Tі, V) являются характерными для большинства известных щелочно-ультраосновных комплексов, особенно для их ранних ультраосновных интрузивных фаз. В исследуемых породах содержание титана также повышено в сравнении с ультраосновными и основными породами нормального ряда, но в целом ниже, чем в одноименных породах большинства карбонатитовых комплексов, включая Черниговский массив в Приазовье.

Проскуровский и Антоновский массивы характеризуются промежуточными значениями содержания титана (в меланократовых породах от 0.8 до 2.95% ТiО₂). Титан рассеивается в породообразующих минералах (биотит, амфибол, частично клинопироксен) или образовывает собственные минералы (ильменит).

Исследуемые породы, а именно, их меланократовые разновидности, характеризуются повышенным содержимым ванадия (до 450 ppm). Содержание ванадия, очевидно, положительно коррелирует с титаном, хотя есть некоторые отклонения. Очевидно, ванадий в исследуемых породах также связан с железом и его минералами (магнетит, пироксены).

На диаграмме распределения элементов-примесей (нормированных к примитивной мантии) в щелочных породах Антоновского и Проскуровского массивов титан и ванадий дают близкие к соседним элементам значения (за их когерентностью), или проявляют незначительные отрицательные аномалии для Ті или положительные для V.

Щелочноземельные элементы (Ва, Sr) являются свойственными для щелочно-ультраосновных комплексов и их содержание в породах исследуемых массивов близко к аналогичным щелочным силикатным породам других карбонатитовых комплексов. Барий и стронций в исследуемых породах, вероятно, не образовывают собственных минералов, а рассеиваются в породообразующих, акцессорных и второстепенных минералах (апатит, кальцит, слюды, полевые шпаты). Максимальное содержание стронция было установлено в полевошпатовом ийолите (4045 ppm) Проскуровского и малиньите (3515 ppm) Антоновского массивов. Близкие значения (около 3000 ppm) были выявлены и в других пробах полевошпатовых ийолитов и малиньитов. При этом устанавливается положительная корреляция между содержимым стронция и бария. Нефелиновые сиениты имеют повышенное содержание Ва и Sr, по сравнению с меланократовыми породами. При этом, содержание в нефелиновых сиенитах несколько выше, чем в последних, хотя есть перекрытия этих значений. Возможно, это связано с вхождением бария преимущественно в полевые шпаты и частично в слюды. Так, в К-Nа-полевом шпате из ийолита Антоновского массива химическим анализом установлено 1.06% ВаО, тогда как в К-полевом шпате из пегматоидных сиенитов его содержание значительно меньшее (0.26% ВаО). На диаграмме К₂О-Ва не проявляется прямой корреляции между этими компонентами.

Среди литофильных элементов (Be, Rb, Cs, Nb, Ta, Zr, Hf, TR) наиболее характерными для исследуемых щелочных пород являются редкие земли цериевой подгруппы, частично рубидий, тогда как другими литофильными элементами (Nb, Ta, Zr, Hf, Be, Cs) эти породы значительно деплетированы. Особенно это характерно для Nb, Ta, Zr, Hf.

Несвойственная для щелочно-ультраосновной формации обедненность Nb, Та, а также Zr щелочных пород Антоновского и Проскуровского массивов, а также других проявлений этой формации в западной части УЩ свидетельствуют о необычных геодинамических условиях их формирования. Подобные геохимические особенности имеют базальты и калиевые породы, которые формировались в геодинамических обстановках сжатия земной коры (субдукция, коллизия) [5].

Редкие земли считаются одними из наиболее индикаторных элементов, которые отображают процессы дифференциации магматических расплавов, их генерации и гидротермально-метасоматических преобразований первичных пород. Все щелочные породы этих массивов обогащены легкими лантаноидами. При этом меланократовые породы характеризуются несколько повышенным содержимым лантаноидов, особенно их цериевой подгруппы, и менее дифференцированным спектром редких земель в целом, хотя в них также довольно высокое отношение Се/Yb(в пироксенитах – 17.6, мельтейгите – 39.6). В тот же время в нефелиновых сиенитах спектры редких земель имеют более дифференцированный характер (содержание тяжелых лантаноидов в 2-3 раза ниже, чем в меланократовых породах). Отношение Се/Yb в двух образцах нефелиновых сиенитов составляет 20.3 и 39.9.

Спектры редких земель имеют характерные для пород щелочно-ультраосновной формации форму наклона со значительным обогащением легкими лантаноидами (рис. 1). На графиках в большинстве меланократовых пород вообще слабо выраженные отрицательные Eu-аномалии (E/Eu*=0.75-0.96), а в одной пробе нефелинового сиенита зафиксированную незначительную положительную (1.12) аномалию.

Подобным образом ведет себя также и иттрий, который по обыкновению рассматривается с редкими землями. Этого элемента значительно меньше в нефелиновых сиенитах (8.5-5.6 ppm), чем в вышеупомянутых меланократовых породах (23-45 ppm).

Редкие земли концентрируются преимущественно в апатите (0.6-2.0%TR₂О₃). Как отмечалось раньше, щелочно-ультраосновные породы Антоновского и Проскуровского массивов характеризуются повышенным или высоким содержанием (до 10-20%) апатита, как это свойственно для этой формации.

Характер распределения TR и наличие отрицательных Eu-аномалий связаны, очевидно, со значительной дифференцированностью первичных магм. Для сильно дифференцированных магматических пород характерны значительные отрицательные Eu-аномалии. С другой стороны, это может быть обусловлено фракционированием апатита, который в одних случаях может иметь также глубокие отрицательные Eu-аномалии, а в других – совсем их не проявлять.

Некоторые петрогенетические выводы. Главная особенность щелочных пород Днестрово-Бугзкого района – обогащенность такими элементами как P, Sr, Ba, TR_Ce, Sc, и деплетированость – Nb, Ta, Zr, Hf.

Меланократовые породы исследуемых массивов содержат значительно больше как когерентных, так и типичных литофильных некогерентных элементов. В данном случае это может объясняться тем, что лейкократовые дифференциаты не могли образоваться в процессе кристаллизационной дифференциации щелочных расплавов. Подобная картина наблюдалась и в дайковых породах Саянского массива [2, 3]. Процесс интенсивной кристаллизационной дифференциации, как известно, ведет к обогащению литофильными элементами в конечных дифференциатах, как это характерно для многих нефелиновых сиенитов, щелочных и редкометальных гранитов и их эффузивных аналогов. Поэтому, такой характер распределения редких элементов в исследуемых породах связан с их ликвационным происхождением.

Экспериментальных исследований по распределению редких металлов между ликватами щелочно-силикатного состава нам не известно. Такие эксперименты выполнялись для карбонатных и силикатных (нефелинитового и фонолитового состава) расплавов. Тем не менее, они свидетельствуют о зависимости распределения ряда элементов между этими расплавами: как от температуры, так и давления. Эти результаты тяжело применить для интерпретации полученных нами данных, хотя можно сделать предположение, что нефелиновые сиениты комагматичны карбонатитовым ликватам. Последние экстрагировали в большей мере редкие земли, обедняя ими силикатный расплав. Предполагаемые карбонатиты могли быть эродированными или нераскрыты имеющимися буровыми скважинами в исследуемых щелочно-ультраосновных массивах.

В то же время экспериментальные исследования ликвационных силикатных систем основного и кислого состава [5] показывают, что меланократовые (богатые железом) ликваты основного состава значительно обогащены церием, барием, танталом по сравнению с кислыми расплавами. Более того, в этих ликватах не наблюдалось увеличение общей железистости, как это характерно для подобных или аналогичных расплавов, которые образовались в процессе фракционной кристаллизации базитовых магм. Также известно, что во многих дифференцированных интрузиях, в которых прошли процессы кристаллизационного фракционирования, происходит обогащение некогерентными элементами конечных дифференциатов. В пределах УЩ такими могут быть граниты рапакиви, нефелиновые сиениты Октябрьского массива, фаялит-геденбергитовые сиениты Южно-Кальчикского массива и щелочно-полевошпатовые сиениты Азовского и Яструбецького месторождений [1]. В таких породах обычно наблюдается отрицательные Eu-аномалии.

Отсутствие заметных Eu-анамалий в спектрах TR нефелиновых сиенитов Антоновского и Проскуровского массивов свидетельствует об отсутствии полевошпатового криталлизационного фракционирования или о его явно подчиненном значении.

Обогащенность щелочных пород Ва и Sr и их обедненность Nb, Ta а также Zr и Hf – характерны для таких пород, как андезиты, шошониты и некоторые лейцититы и так называемых переходных лампроитов, которые формировались в геодинамических зонах сжатия земной коры (складчатые пояса, островные дуги, активные окраины континентов).

Одним из возможных факторов такой деплетации Nb, Та и частично Zr может быть рутиловая фаза в мантийном субстрате, из которого генерируются щелочно-ультраосновные магмы упомянутых массивов и проявлений западной части УЩ. Как это принято считать, рутил может быть реститовой фазой в субстрате и удерживать в себе Ті, Nb, Ta и частично Zr [4]. Обедненность Zr и Hf, Nb и Ta лейкократовых пород (нефелиновых сиенитов) по сравнению с более ранними меланократовыми дифференциатами (якупирангиты, пироксениты, мельтейгиты), очевидно, можно объяснить тем, что сопоставляемые породы образовались в процессе ликвации щелочно-ультраосновных расплавов. В то же время, процессы кристаллизационной дифференциации имели подчиненное значение.

 

Литература

1. Кривдик С.Г., Ткачук В.И. Петрология щелочных пород Украинского щита. Киев: Наукова думка, 1990. 408 с.

2. Чернышова Е.А., Конусова В.В., Смирнова Е.В., Чувашова Л.А. Редкоземельные элементы в плутонической и дайковой сериях щелочных пород нижнесаянского карбонатитового комплекса // Геохимия. 1994. №11. С. 1591-1610.

3. Чернышова Е.А. Геохимия и петрология дайковых пород нижнесаянского карбонатитового комплекса // Геохимия. 1991. №8. С. 1096-1109.

4. Tompson R.N., Fowler M.B. Subduction-related shoshonitic and ultrapotassic magmatism: a study of Siluro-Ordovician syenites from the Scottish Caledonides// Contrib. Mineral. Petrol. 1986. V. 94. №4. Р. 507-522.

5. Watson E.B. Two-liquid partition coefficients: experimental data and geochemical implications// Contrib. Mineral. Petrol. 1976. V/ 56. №. 1. Р. 119-134.

 

 

 

Подрисуночные подписи

 

Рис. 1. 1 – мельтейгит Проскуровского массива; 2, 3 – щелочные пироксениты Антоновского массива; 4 – эссексит Антоновского массива; 5 – нефелиновый сиенит Антоновского массива; 6 – нефелиновый сиенит Проскуровского массива.