Блог

Варламов Д.А., Соболева А.А.
Минералы ультращелочных ассоциаций в габброидах Елминского массива (Северный Урал)

МИНЕРАЛЫ УЛЬТРАЩЕЛОЧНЫХ АССОЦИАЦИЙ В ГАББРОИДАХ

ЕЛЬМИНСКОГО МАССИВА (СЕВЕРНЫЙ УРАЛ) 

Д. А. Варламов¹, А. А. Соболева²

¹Институт экспериментальной минералогии РАН, Черноголовка, Россия

²Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия

При изучении минералогии Ельминского габбро-гранитного массива, расположенного на Северном Урале, в немагнитной и слабоэлектромагнитной фракциях искусственных шлихов, извлеченных из габброидов, авторами были обнаружены совершенно нетипичные как для данного региона, так и для основных пород в целом, минералы, свойственные обычно ультращелочным ассоциациям агпаитовых массивов [3, 6] — минералы группы лампрофиллита (лампрофиллит и баритолампрофиллит), астрофиллит, эгирин, натролит, высокостронциевый апатит, минералы группы пирохлора (?). Их присутствие в такой геологической обстановке весьма необычно, а находка минералов группы лампрофиллита (по доступным авторам данным) вообще является первой для Уральского региона [1, 5].

Минералы группы лампрофиллита с обобщенной формулой (Sr,Ba)₂{Na₃Ti[Ti₂O₂(Si₂O₇)₂](OH,F)₂}— характерные акцессорные минералы ультраагпаитовых массивов [3, 4]. Собственно лампрофиллит отличается преобладанием стронция в составе и часто становится важнейшим его концентратором. Намного реже в природе встречается его изоструктурный бариевый аналог – баритолампрофиллит, образующий с лампрофиллитом непрерывный ряд изоморфного замещения Sr↔Ba. Эти минералы характеризуются довольно изменчивым составом и могут содержать существенные примеси K, Fe, Mn, Nb, в меньших количествах в них отмечаются Ca, Mg, Al, F. В других геологических обстановках минералы этой группы очень редки. Астрофиллит, как правило, также встречается только в весьма высокощелочных породах агпаитовых комплексов [3], натролит и эгирин, хотя и более распространены, однако, тоже обычно приурочены к породам высокощелочных массивов.

Ельминский габбро-гранитный массив расположен на Северном Урале во фронтальной части Выдерьинско-Ниолсовского аллохтона — составной части Ляпинско-Кутимского мегаантиклинория, входящего в состав Центрально-Уральского поднятия. Массив имеет сложное строение: наиболее ранней фазой являются мелко- и среднезернистые мезо- и меланократовые габбро, преимущественно амфиболовые. Небольшим распространением пользуются порфировидные диориты, гранодиориты, а на заключительном этапе сформировались биотитовые граниты и лейкограниты, часто гранатсодержащие, которые прорывают габброиды, с их одновременной «пропиткой» и гранитизацией. Возраст габброидов на основании датирования цирконов локальным методом (SHRIMP) ранневендский [2], а гранитов – предположительно раннекембрийский.

Изученные минералы были извлечены из мелко-среднезернистых мезо-меланократовых габбро, сложенных роговой обманкой (40—60 об. %) и интенсивно соссюритизированным плагиоклазом (60—40 об. %). Акцессорные минералы представлены апатитом, титанитом, цирконом и обильным баритом; рудные — лейкоксенизированным ильменитом, гематитом и сульфидами. Габбро, в которых были обнаружены лампрофиллиты, характеризуются повышенной щелочностью (K₂O+Na₂O — 5.19 мас. %, Na₂O/K₂O = 2.04), высоким содержанием титана и умеренной глиноземистостью. В породе отмечено высокое содержание бария (в 2 раза превышающее кларк для основных пород), что, по-видимому, и привело к образованию собственных минералов бария — баритолампрофиллита и барита. Нужно отметить, что повышенная щелочность типична для многих тел вендских габброидов севера Центрально-Уральского поднятия.

Как отдельные индивиды, были обнаружены только минералы группы лампрофиллита и очень мелкие зерна эгирина, прочие же минералы были встречены либо в сростках с лампрофиллитами, либо в качестве включений в них. К сожалению, непосредственно в образцах или в шлифах обнаружить изучаемые минералы нам пока не удалось ввиду их малых размеров и, по-видимому, приуроченности к небольшим локальным зонам в породе.

Выделенные минеральные зерна лампрофиллитов (сконцентрированные, в основном, в неэлектромагнитной фракции совместно с титанитом) представлены красно-коричневыми (до светло-коричневых) просвечивающими или прозрачными кристаллами размером 100—200 мкм (редко до 400 мкм), отличающимися от титанита характерным тонкопластинчатым обликом (рис. 1 а, б), весьма совершенной спайностью по (100), изломом от ступенчатого до листоватого, а также сильным стеклянным блеском. Пластинки лампрофиллита (до 30—40 мкм) иногда встречаются в виде пластовых включений в зернах титанита (рис. 2), который, возможно, и концентрирует их в породе. При больших увеличениях хорошо видно характерное тонкослоистое строение индивидов. В некоторых случаях оно осложнено «канальным» строением отдельных пластин (рис. 3), по-видимому, связанному с высокой насыщенностью флюидами минералообразующей среды.

В кристаллах встречены включения (до 10—12 мкм) высокостронциевого фторапатита (содержащие до 8 мас. % SrO и до 2.5 мас. % F), обильного мелкого флюорита, натролита и астрофиллита, причем последний — иногда в виде сростков с лампрофиллитами или в форме слоев в зернах лампрофиллита (см. рис. 3). Натролит и астрофиллит диагностированы только по данным микрозондового анализа, поскольку индивидуальных зерен нам выделить пока не удалось. Эгирины встречены как в виде отдельных мелких зерен (20—30 мкм) в той же фракции, так и в виде пучков иголок, «растущих» на сколах лампрофиллита (рис. 4). Обнаружено несколько микровключений (5—6 мкм) минералов группы пирохлора с содержанием тантала до 4 мас. % Ta₂O₅. Кроме того, в сростках с лампрофиллитом (и в виде включений) встречены биотит и калийсодержащие амфиболы разных типов.

Диагностика минеральных видов по данным микрозондового анализа проведена в ИЭМ РАН, а лампрофиллитов — дополнительно по данным ИК-спектроскопии (Н. В. Чукановым в ИПХФ РАН). Полученные ИК-спектрограммы полностью отвечают промежуточным членам ряда лампрофиллит—баритолампрофиллит [4]. Также диагностика была подтверждена данными рентгенодифракционного анализа (аналитик Б. А. Макеев, ИГ Коми НЦ УрО РАН). Рентгенограмма характеризуется высокой сходимостью с данными ASTM и базами данных Ферсмановского музея и WWW-Mincryst: основные измеренные отражения d, Å; [hkl] — 2.758 [221], 2.124 [131 и др.], 3.184 [600], 3.359 [311 и др.].

По химизму лампрофиллиты представляют собой непрерывный изоморфный ряд (по Ba-Sr-отношению) от барийсодержащего лампрофиллита (с содержаниями BaO менее 9, а SrO — более 11 мас. %) до почти чистого баритолампрофиллита (содержание BaO до 25, а SrO — менее 2 мас. %). Корреляция между BaO и SrO практически линейна (R = –0.96, рис. 6 а), кроме того, наблюдаются достаточно устойчивые корреляции между K₂O и Na₂O (R = –0.70) и (FeO+MgO) — MnO (R = –0.79, см. рис. 6 б). Отметим, что составы лампрофиллитов сильно варьируют как между отдельными зернами, так и внутри минеральных индивидов, где нередко образуются зоны разного типа (пятна, линейные зоны, каймы), локально сильно обогащенные (или наоборот – обедненные) барием, причем в разной степени даже внутри одного зерна. Наиболее представительные (в том числе крайние) составы лампрофиллитов приведены в таблице 1 вместе с составами сопутствующих минералов. Включения последних в лампрофиллите и их срастания с ним нечасты, размер их достигает 30—40 мкм. Как правило, они представлены пластинчатыми фазами, лежащими между слоями лампрофиллита, реже встречаются игольчатые выделения (натролит и эгирин, см. рис. 3 а, 4 а). Их сонахождение с лампрофиллитами указывает на высокощелочную обстановку минералогенеза.

Отметим, что в районе Ельминского массива в аллювиальных шлиховых пробах был также диагностирован лопарит, который тоже косвенно свидетельствует о наличии в районе зон с высокощелочными минеральными ассоциациями.

Предполагаются два возможных варианта формирования ультраагпаитовых минеральных ассоциаций в умеренно-щелочных габбро Ельминского массива, входящего в состав доуральских образований. Они могут свидетельствовать о проявлении на рубеже раннего—позднего венда в данном районе глубинной магматической активности в условиях мощной континентальной коры. Но не исключено, что они связаны с более поздними палеозойскими эндогенными событиями.

Литература 

1. Кобяшев Ю.С. Список минералов Урала (Виды и разновидности) // Урал. геол. журнал, 2006. № 2(50). 265 с.
2. Соболева А. А., Кузенков Н. А., Удоратина О. В., Ларионов А. Н.Возраст габбро Ельминского массива (Северный Урал): результаты U-Pb датирования цирконов локальным методом // Изотопное датирование процессов рудообразования, магматизма, осадконакопления и метаморфизма: Матер. III Росс. конф. по изотопной геохронологии. Т. II. М.: ГЕОС, 2006. С. 291—295.
3. Хомяков А. П.Минералогия ультраагпаитовых щелочных пород. М.: Наука, 1990. 196 с.
4. Чуканов Н. В., Моисеев М. М., Пеков И. В., Лазебник К. А., Расцветаева Р. К., Заякина Н. В., Феррарис Дж., ИвальдиГ. Набалампрофиллит Ва(Na,Ba){Na₃Ti[Ti₂O₂Si₄O₁₄](OH,F)₂} — новый слоистый титаносиликат группы лампрофиллита из щелочно-ультраосновных массивов Инагли и Ковдор, Россия // Зап. ВМО, 2004. № 1. С. 59—72.
5. Юшкин Н. П., Иванов О. К., Попов В. А.Введение в топоминералогию Урала. М.: Наука, 1986. 294 с.
6. Яковенчук В. Н., Иванюк Г. Ю., Пахомовский Я. А., Меньшиков Ю. П.Минералы Хибинского массива. М: Изд-во «Земля», 1999. 320 с.

                                                                                                                              Таблица 1

Химический состав минералов высокощелочных ассоциаций, мас. % 

Примечание: 1—6 — наиболее типичные составы минералов группы лампрофиллита, 7—9 — астрофиллит, 10 — натролит, 11 — эгирин, 12 — минерал семейства пирохлора (в составе еще 3.89 мас. % Ta₂O₅). FeO* – суммарное. OH-групп или вода не определялись ввиду малых количеств минералов. Из анализов исключены элементы, содержание которых ниже погрешности определения для всех изученных зерен. CamScan MV2300 с микроанализатором Link INCA-300.

Подписи к рисункам ст. Варламов

Рис. 1. Морфология индивидов лампрофиллита с характерным тонкослоистым строением (а) и характерными ступенчатыми скульптурными формами (б). Изображение во вторичных электронах.

Рис. 2. Включения пластинок лампрофиллита (Lmpr) в титаните (Ttn). Изображение в обратно-рассеяных электронах.

Рис. 3. «Канальный» характер слоев некоторых индивидов лампрофиллита, темное включение – натролит. Изображение во вторичных электронах.

Рис. 4. Рост пучков эгирина (Aeg) на гранях лампрофиллита. Изображение во вторичных электронах.

Рис. 5. Включения щелочных минералов различного облика в лампрофиллитах.

 а – астрофиллит (Astr), натролит (Natr); б – эгирин (Aeg). Изображение в обратно-рассеяных электронах.

Рис. 6. Основные тренды составов лампрофиллитов.

 а – в координатах BaO – SrO, б – в координатах FeO+MgO – MnO.