As-Bi-Th флюиды цвиттеров гранитного массива Северный (Чукотка). Кургузова А.В., Клюкин Ю.И.
Методами микротермометрии и электронной микроскопии получены данные по составу флюидных включений из кварца цвиттеров Северного массива. В статье приведена характеристика солевой и газовой фаз включений. Проанализирован состав вскрытых включений, выяснено, что характерной особенностью флюидных включениях цвиттеров является присутствие в них элементов As, Th, Bi.
As-Bi-Th флюиды цвиттеров гранитного массива Северный (Чукотка)
(научный руководитель член-корр. РАН, д.г.-м.н., проф. Марин Ю.Б.)
Введение. Предметом исследования послужили флюидные включения в кварце темнослюдистых грейзенов-цвиттеров Северного массива, Чукотка. Целью работы является выяснение особенностей флюидного режима процесса цвиттеризации гранитов массива Северный. Данная статья является продолжением ранее опубликованных материалов [Алексеев и др., 2012, Кургузова и др., 2012 и др.] по минералого-петрографическим особенностям цвиттеров массива Северный. Материал для исследований был предоставлен сотрудниками кафедры минералогии, кристаллографии и петрографии Горного Университета (Алексеев, Марин Ю.Б.).
Для выяснения физико-химических условий формирования метасоматитов цвиттеровой фации были изучены флюидные включения кварце методами микротермометрии (термостолик Linkam THMS 600, Горный Университет, г. Санкт-Петербург) и электронно-зондового анализа (JSM-6390LV, Институт геологии и геохимии УрО РАН, г. Екатеринбург).
Геологическая позиция объекта. Изучаемые цвиттеры связаны с гранитоидным массивом Северный, залегающим в складчатых толщах Паляваамского мегасинклинория Чукотской складчатой системы. Возраст гранитов массива оценивается как позднемеловой [Дудкинский и др., 1992]. Массив сложен преимущественно биотитовыми гранитами и лейкогранитами, а также порфировидными биотитовыми и протолитионитовыми гранитами, гранит-порфирами, пегматитами и аплитами [Дудкинский и др, 1994].
Описываемые грейзены отнесены к цвиттеровой фации метасоматитов, аналогичных олово-вольфрамоносным грейзенам, сопровождающим массивы литий-фтористых гранитов Германии, Чехии, Монголии, Якутии [Коваленко, 1970]. Главная масса грейзеновой минерализации Северного массива не слагает локальные тела, приуроченные к поздним мелкозернистым литионитовым гранитам, а рассредоточена в виде слабых изменений в гранитах апикальной части крупного батолита на площади в сотни квадратных метров.
Минералогические и геохимические особенности цвиттеров. Типоморфным минералом цвиттеров является новообразованная литиевая слюда ряда сидерофиллит (KFe2AlAl2Si2O10(OH)2)-полилитионит (KLi2AlSi4O10F2), замещающая магматический биотит гранитов. Для цвиттеровой фации метасоматитов характерно обогащение Fe, Mn, Ti, а также некоторыми литофильными (Cs, Li, P, F) и халькофильными (S, As, Zn, Pb, Sn, Bi) элементами. Наблюдается вынос Na, K, Mo, и Sr. Геохимическая специфика метасоматических растворов отражается и в особенностях акцессорной минерализации цвиттеров: характерно сочетание редкометальной (монацит, вольфрамит, вольфрамоиксиолит, вольфрам-ниобиевый рутил, колумбит, касситерит) и сульфидной (лёллингит, пирит, халькопирит, висмутин, As-торит, рузвельтит (BiAsO4)) минерализации. Кроме указанных акцессорных минералов, в цвиттерах Северного массива были обнаружены смеси минеральных Th-As-Bi фаз, ассоциирующих с новообразованными минералами цвиттеров (литиевая слюда, ториевый монацит, иттриевый флюорит, гафниевый циркон, вольфрам-ниобиевый рутил). По результатам 45 определений (электронно-зондовый анализ на микроскопе JSM-6460LV, Горный Университет, г. Санкт-Петербург), состав Th-As-Bi фаз является достаточно выдержанным, содержания элементов соответствуют закономерности Th>>As>Bi. Колебания содержаний элементов следующие (ат. количества): Th 0,20-0,23; As 0,05-0,10; Bi 0,02-0,07.
Микротермометрия флюидных включений в кварце цвиттеров. Цвиттеры содержат как новообразованный метасоматический кварц, так и кварц гранитов. Макроскопически «гранитный» кварц отличается дымчатой, до черной окраской. В кварце гранитов наиболее распространены двухфазные низкосоленые (3 масс. % экв. NaCl) включения с метаном. Метан определен по температуре тройной точки от ~ -60 °С до -195 °С. Новообразованный метасоматический кварц, как правило, бесцветный, иногда молочный. Включения в кварце цвиттеров отличаются повышенной соленостью, как правило, содержат галит и другие соли. Газовая фаза во всех типах включений из кварца цвиттеров представлена смесью метана и углекислого газа, с преобладанием первого компонента. Включения цвиттеров имеют смешанный солевой состав, присутствуют соли NaCl, KCl, CaCl2 (эвтектические температуры 42-44 °C). По всей вероятности, во включениях содержатся и другие соединения (соли или кислоты), наблюдаемые визуально, но не определенные методами микротермометрии. Присутствует часто удлиненные кристаллики зеленоватого минерала, не растворяющегося при нагреве до 400°С. Этот минерал является, по всей видимости, захваченным. Часть наблюдаемых твердых фаз неправильной изометричной формы сохраняются при нагреве до температур гомогенизации (390°-430°). Кроме того, во включениях присутствуют прозрачные твердые фазы, имеющие изометричную форму и растворяющиеся при нагреве в интервале температур +50 +70°С. Разнообразие твердых фаз свидетельствует о сложном катионном составе цвиттерообразующих флюидов.
Анализ вскрытых флюидных включений. Вскрытые включения в кварце и слюде цвиттеров были изучены электронно-зондовым анализом по методике [Ruiz-Conde A. et. all, 2013]. Полученные данные подтверждают присутствие солей NaCl, KCl, CaCl2, FeCl2, были обнаружены также Cu, Mg которые, по всей видимости, не образуют хлориды. Кроме того, обнаружены Th-As-Bi фазы переменного состава, изображение одного из вскрытых включений с подобными фазами представлено на рис.2. Выше упоминалось присутствие подобных минеральных фаз в срастании с типичными акцессорными минералами цвиттеров. Состав Th-As-Bi фаз во включениях иной, чем в минеральных фазах из срастаний. Во включениях содержания элементов Th, As, Bi примерно одинаковы (ат. количества): Th 0,05-0,09; As 0,01-0,02; Bi 0,01-0,11. Наиболее вероятно, что в составе флюидных включений эти элементы присутствуют в виде кислот (висмутовой, мышьяковистой или мышьяковой) и гидратов.
Выводы. Таким образом, Th-As-Bi специализация цвиттерообразующих растворов отражается не только в новообразованных Th-As-Bi минеральных фазах, но и фиксируется во флюидных включениях в кварце цвиттеровой стадии. Форма переноса этих элементов остается окончательно невыясненной, но несомненно, что транспортировка и отложение Th, As и Bi происходят совместно и эти элементы являются типоморфными для цвиттеровой фации метасоматитов массива Северный.
Литература
1. Алексеев В.И., Кургузова А.В., Гембицкая И.М. Минералого-петрографические черты цвиттеров Чаунского района, Чукотка // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского. 2012.
2. Дудкинский Д. В., Ефремов С. В., Козлов В. Д. Геохимические особенности и результаты Rb/Sr датирования редкометалльных гранитоидов восточного побережья Чаунской губы // Доклады АН СССР. 1992. Т. 325. № 5. С. 1039-1043.
3. Дудкинский Д.В., Ефремов С.В., Козлов В.Д. Литий-фтористые граниты Чукотки и их геохимические особенности // Геохимия. 1994. № 3. С. 393-402.
4. Коваленко В.И., Кузьмина М.И., Гундсамбуу Ц. и др. Геохимическая характеристика цвиттеров нового типа оловорудных метасоматитов Монголии (состав, зональность, парагенезисы) // Доклады АН СССР. 1970. Т. 190. № 3. C. 690-693.
5. Кургузова А.В., Алексеев В.И., Геохимическая характеристика цвиттеров массива Северный (Чукотка) // Металлогения древних и современных океанов-2012. Гидротермальные поля и руды. Научное издание. Миасс: ИМин УрО РАН. 2012. С.154-158
6. Марин Ю.Б., Алексеев В.И. Разработка критериев локального прогнозирования оловянного оруденения на массиве Северном на основе изучения метасоматической, минералогической и геохимической зональности. СПб.: СПбГИ, 1992. 309 с.
7. Сущевская Т.М., Рыженко Б.Н. Моделирование смешения флюидов различной природы при осаждении касситерита // Геохимия. 2002. № 2. С. 184–193
8. Ruiz-Conde A., Garzon E., Sanchez-Soto P.J. Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-Ray analysis (EDX) of Daughter Minerals in Fluid Inclusions in Layered Silicate Materials// Current Microscopy Contributions to Advances in Science and Technology. 2013. pp. 1137-1145