1185 – Минералогия Урала

Белковский А.И.
МИНЕРАЛОГИЯ ПОЗДНЕПАЛЕОЗОЙСКИХ ГНЕЙСО-ГРАНИТОВ А-ТИПА ЦЕНТРАЛЬНО-УРАЛЬСКОГО ПОДНЯТИЯ (УФАЛЕЙСКИЙ МЕТАМОРФИЧЕСКИЙ БЛОК, СРЕДНИЙ УРАЛ)

МИНЕРАЛОГИЯ ПОЗДНЕПАЛЕОЗОЙСКИХ ГНЕЙСО-ГРАНИТОВ А-ТИПА

ЦЕНТРАЛЬНО-УРАЛЬСКОГО ПОДНЯТИЯ

(УФАЛЕЙСКИЙ МЕТАМОРФИЧЕСКИЙ БЛОК, СРЕДНИЙ УРАЛ)

А. И. Белковский

Институт минералогии УрО РАН, Миасс, Россия

В Центрально-Уральском поднятии граниты с эгирином обнаружены среди вендских зеленосланцевых образований, слагающих западную окраину Уфалейского метаморфического блока [5, 12]. В Уфалейском блоке с запада на восток выделено несколько автономных тектонических пластин, сложенных различными по составу и уровню метаморфизма бластомилонитами: указарской, представленной низкобарическими зеленосланцевыми бластомилонитами дистен-андалузитовой фациальной серии; егустинской – апогаббровыми бластомилонитами дистен-андалузит-силлиманитовой и дистен-силлиманитовой фациальными сериями; куртинской – высокобарическими бластомилонитами дистен-силлиманитовой фациальной серии [2]. Единичные находки гранитов с эгирином и ряд сведений об отдельных выходах гранитов с флюоритом (неопубликованные материалы Н. В. Свяжина, А. П. Боечко, А. Ф. Баранникова и др.) послужили обоснованием для проведения специализированных работ на редкие металлы по всей площади блока [3]. Поисковыми работами было установлено, что все выходы гранитов с эгирином в действительности представлены тонкополосчатыми гнейсо-гранитами катакластической структуры. Петрохимические особенности уфалейских гнейсо-гранитов оказались близки составу щелочных гранитов Приполярного и Южного Урала, Улутау, Мугоджар, Центрального Казахстана, Кольского п-ова и плато Джос в Северной Нигерии [6, 8, 10–11, 13–15]. Коэффициент агпаитности 0.86–1.02 и, соответственно, низкие содержания глинозема (Al₂O₃ 11–12 мас. %), магния и кальция (MgO 0.10–0.30 и CaO 0.20–0.56 мас. %) позволяют классифицировать изученные породы как гнейсо-граниты А-типа (табл. 1, 2). Щелочные гнейсо-граниты в виде согласных пластовых тел (200–2500 ´ 60–120 м) залегают среди полифациальных бластомилонитов указарской и егустинской пластин. В некоторых телах, вскрытых магистральными канавами, удалось установить, что протолитом для образования щелочных пород является биотитовые плагиогнейсо-граниты (см. табл. 1, 2; табл. 3, ан. 1) с абсолютным возрастом 450–430 млн лет (K-Ar-метод, по породе, материалы С. А. Зорина; и отдельные определения возраста α-Pb-методом [9]). Древний плагиогранито-гнейсовый субстрат ранее был отмечен во многих массивах щелочных гнейсо-гранитов Кольского полуострова [14].

В пределах отдельных тектонических пластин минералогия щелочных пород оказалась резко различной.

В указарской пластине. щелочные гнейсо-граниты представлены двумя основными разновидностями: магнетит-аннитовыми и рибекитовыми. Текстурные особенности пород обусловлены чередованием лейкократовых и меланократовых полос этих пород. Структура пород – гранобластовая, гранопорфиробластовая. В магнетит-анниитовых гнейсо-гранитах на фоне основной ткани в альбит-олигоклазвых каймах выделяются овоиды микроклин-пертита (0.2 ´ 0.6 и 2.0 ´ 4–5 мм). Основная ткань сложена гранобластовым агрегатом микроклин-пертита, альбита и кварца. Минеральный состав рапакивиподобных щелочных гранито-гнейсов следующий (об. %): альбит 10─25; пертитовый микроклин 30–35; дымчатый дипирамидальный кварц 30–35; оранжево-красный и оранжевый аннит 0–2; октаэдрический магнетит 0–2. Структура рибекитовых гнейсо-гранитов гранопорфиробластовая, практически неотличимая от структур ряда массивов щелочных гранитов Кольского полуострова: Западно-Кейвинского, Белых тундр, Гремяха-Вырмес, Среднего Поноя и Колвицкого озера. На фоне основной мелкозернистой массы выделяются овоиды микроклин-пертита, окруженные тонкими каймами альбит-олигоклаза. Минеральный состав рибекитовых гнейсо-гранитов следующий (об. %): микроклин-пертит 40–45; альбит 10–25; серый микрозернистый кварц 25–40; эгирин 0.1–1.0; рибекит 1–5; астрофиллит 0–0.5; оранжевый аннит 0–0.1; энигматит 0–0.2; хромсодержащий магнетит 0–0.5; флюорит 0–1.5 (см. табл. 3, ан. 2–9). Акцессорные минералы: ильменит-(Nb); титанит-(Nb); чевкинит-(Се); фергусонит-(Y); торит; дипирамидальный и длиннопризматический циркон; алланит-(Се); эпидот (по алланиту); монацит-(Се); фторапатит; гематит; молибденит; халькопирит и пирит. В редких случаях содержание позднего флюорита может достигать 10–15 об. %.

Ниже приводится характеристика некоторых породообразующих минералов щелочных гнейсо-гранитов.

Эгирин встречен в ассоциации с рибекитом в виде короткопризматических (0.1–1.0 мм) кристаллов светло-зеленого цвета. Оптические свойства обычные: ng 1.800–1.801; np 1.756–1.757; ng-np= 0.043–0.045; c : Np= 3–5º. Химический состав (см. табл. 3, ан. 3) и кристаллохимическая формула – (Na_0.95K_0.01Ca_0.02)_0.98(Fe³⁺_0.87Fe²⁺_0.04Ti_0.01Al_0.10)_1.02(Si_1.98Al_0.02)_2.00(O_5.90OH_0.10)_6.00 ─ отвечают составу эталонного эгирина. Щелочной пироксен замещается рибекитом, астрофиллитом и гидроокислами железа.

Рибекит в виде длиннопризматических (0.2 ´ 0.2 и до 0.5 ´ 2 мм) корродированных кристаллов образует прерывистые прослои, вытянутые согласно гнейсовидности пород. Основной темноцветный минерал щелочных гнейсо-гранитов, оптически отрицательный: ng 1.698–1.700; np 1.694–1.696; ng-np = 0.004; c : N_p = 2º; -2V = 71º. Плеохроизм резкий от темно-синего и черного по Np, синего по Nm и до желто-грязно-зеленого по Ng. Параметры элементарной ячейки, определенные монокристальным методом (аналитик А. Л. Литвин, Ин-т геохимии и физики минералов НАН Украины), следующие: а_о = 9.794; b_о = 17.990; c_о = 5.345 Ǻ; β = 103º26′; V = 915.9 Ǻ³. Кристаллохимическая формула (см. табл. 3, ан. 4) – (Na_2.02K_0.20Ca_0.05Li_0.03)_2.30[(Fe²⁺_2.65Mg_0.14)_2.79(Fe³⁺_1.82Ti_0.13Al_0.08)_2.03]_4.82(Si_7.76Al_0.34O_22.00)(OH_1.96F_0.37)_2.33 и соотношение (Fe²⁺ + Mg): (Fe³⁺ + Al) = 3 : 2 ─ отвечают стехиометрическому составу рибекита. Рибекит замещает эгирин, в свою очередь сам замещается астрофиллитом и аннитом.

Астрофиллит – характерный акцессорный минерал щелочных гнейсо-гранитов. Встречен в виде тонких (0.05–0.5 мм) субизометричных пластиночек темно-коричневого цвета, обладающих тусклым бронзовым отливом. Спайность по (100) совершенная. Хрупкий. Оптические свойства обычные: ng 1.760; np 1.715; ng-np = 0.045; плеохроизм резкий от темно-оранжевого по Np до золотисто-желтого по Ng. Оптически отрицателен. 2V большой. Кристаллохимическая формула, рассчитанная на 9 катионов [16] ─ (K_0.79Na_0.61Ca_0.09Li_0.01Rb_0.02Pb_0.01)_1.53(Fe²⁺_2.73Fe³⁺_0.60Mn_0.24Mg_0.13Zn_0.01Al_0.29)_4.00(Ti_0.72Zr_0.02Nb_0.05Sn_0.01Si_0.11Al_0.09)_1.00[Si₂O₇](O_0.46OH_1.11F_0.43)_2.00 – позволяет отнести изученный образец к астрофиллитам с высоким отношением железа окисного к железу закисному (см. табл. 3, ан. 5). Химический состав его располагается в области астрофиллит─окисленный астрофиллит [4]. Главные линии рентгенограммы ─ 10.56; 3.01; 2.63; 2.206; 1.775 Ǻ (рентгеновская лаборатория ПО «Уралгеология», аналитик А. Н. Айзикович) ─ близки к рентгеновской метрике астрофиллитов из щелочных гранитов Центрального Казахстана и Енисейского кряжа [6]. Астрофиллит замещается аннитом. С астрофиллитом ассоциируют энигматит и золотисто-оранжевый сноповидный и радиально-лучистый минерал с прямой схемой адсорбции, предположительно отнесенный к куплетскиту.

Сфен, дипирамидальный циркон, молибденит и фенгит (см. табл. 3, ан. 7–9) тесно связаны с поздним фиолетовым флюоритом. Необычно высокие содержания оксида хрома обнаружены в акцессорном магнетите (см. табл. 3, ан. 6). Зеленый фенгит состава (K_0.93Na_0.01Ca_0.01)_0.95(Fe²⁺_0.24Fe³⁺_0.22Mg_0.22Ti_0.02Mn_0.01Al_1.34)_2.05(Si_3.30Al_0.70)_4.00(OH_1.98F_0.33)_2.31 совместно с флюоритом и серым микрозернистым кварцем образуют в гнейсо-гранитах секущие прожилки с молибденитом, халькопиритом и пиритом.

Имеющиеся определения абсолютного возраста щелочных гнейсо-гранитов (K-Ar-метод, по рибекиту и астрофиллиту) – 290 млн лет [2] ─ позволяет отнести их к позднепалеозойским образованиям.

В егустинской пластине щелочные гнейсо-граниты представлены пластовыми телами (600–1000 ´ 50–100 м), согласно залегающими среди апогаббровых бластомилонитов. Структура пород гранобластовая, текстура тонко-грубополосчатая. Химический состав их мало отличается от химизма щелочных гранитов указарской пластины (см. табл. 1, 2). Минеральный состав пород довольно простой (об. %): альбит 10–25; микроклин-пертит 20–45; кварц 30–35; эгирин 0–0.5; арфведсонит 0–0.5; октаэдрический магнетит 1–3 и до 5; аннит и аннит-(Zn) 0.2–1.0 и редко до 4–5, светло-фиолетовый флюорит 0–10. Акцессорные минералы немногочисленны: анизотропный и метамиктный циркон, ильменит-(Nb), титанит-(Nb), ильменорутил, алланит-(Се), эпидот (по алланиту), апатит, гематит, халькопирит и пирит.

В метаморфических блоках (террейнах), известных на территории России, щелочные гнейсо-граниты отмечены в двух, резко оторванных друг от друга, эпохах: в Кейвском террейне возраст их составляет 2.67 млрд лет [7]; на Урале и в Центральном Казахстане радиологический возраст щелочных гнейсо-гранитов составляет 290 млн лет. Химический состав, петрографические особенности и минерагения щелочных гнейсо-гранитов Кольского полуострова, Центрального Казахстана и Урала оказались крайне близкими. Общим для полихронных щелочных гнейсо-гранитов России является отсутствие в них месторождений редких и редкоземельных элементов.

Литература

Батиева И. Д.Петрология щелочных гранитоидов Кольского полуострова. Л.: Наука, 1976. 223 с.
Белковский А. И.Позднепалеозойская асоциация щелочных гранитов-сиенитов Центрально-Уральского поднятия (Средний Урал, Уфалейский метаморфический блок) // Геохимия, петрология, минералогия и генезис щелочных пород. Миасс: ИМин УрО РАН, 2006. С. 314–317.
Белковский А. И., Локтина И. Н.Раннепалеозойская ассоциация щелочных гранитов–нефелиновых сиенитов западного склона Урала // Докл. АН СССР, 1974. Т. 215. № 4. С. 1206–1209.
Белковский А. И., Локтина И. Н.Астрофиллит из щелочных гранитов Уфалейского метаморфического комплекса // Магматизм и метаморфизм ультраосновных и щелочных пород. Свердловск: УНЦ АН ССССР, 1978. С. 111–116.
Белянкин Д. С., Соколов Г. А.Геологическая карта Урала. Описание листа N─41─1 // Тр. Всесоюзн. геол.-разв. объед., 1933. Вып. 28. 67 с.
Зырянов В. Н.Петрология метасоматически измененных гранитоидов и щелочных пород Чингизской зоны. М.: Наука, 1969. 160 с.
Каулина Т. В., Деленицын А. А., Беляев О. А. и др.Датирование процессов метаморфизма в зоне сочленения пояса Тана и Лапландского гранулитового пояса (Кольский полуостров): U-Pb, Sm-Nd и Rb-Sr данные // Изотопная геохронология в решении проблем геодинамики и рудогенеза. Матер. II-ой Росс. конф. по изотопной геохронологии. СПб, 2003. С. 189–192.
Махлаев Л. В., Голубева И. М., Ремизов А. А., Соболева А. А.Гранитоиды севера Урала: систематика, геодинамическая позиция, возраст // Эволюция петрогенеза и дифференциация вещества Земли. Матер. международ. (Х Всеросс.) петрограф. совещ. Т. I. «Петрография XXI века». Апатиты, 2005. С. 140–142.
Овчинников Л. Н., Степанов А. И., Краснобаев А. А., Дунаев В. А.Обзор данных по абсолютному возрасту геологических образований Урала // Магматические формации, метаморфизм, металлогения Урала. Т. I. Общие вопросы магматизма и металлогении. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1969. С. 173–204.
Самаркин Г. И., Самаркина Е. А.Гранитоиды Южного Урала. М.: Наука, 1981. 291 с.
Самаркин Г. И., Самаркина Е. А.Позднепалеозойские субсольвусные и гиперсольвусные граниты А-типа Южного Урала и их рудоносность // Происхождение магматических пород. Матер. международ. (Х Всеросс.) совещ. Т. II. «Петрография XXI века». Апатиты, 2005. С. 227–229.
Смирнов Г. А.Уфимский амфитеатр. Ч. 1. Стратиграфическое описание. М.: Наука, 1956. 174 с.
Соболева А. А.Вулканиты и асоциирующие с ними гранитоиды Приполярного Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 146 с.
Щелочные породы Кольского полуострова / Под ред. О. Д. Воробьева. М.-Л.: АН СССР, 1988. 374 с.
Jacobson R. R.E., Macleod W. N., Black R. Ring complexes in the Jounger granite province of Nothern Nigeria // Met. Geol. Soc. London, 1958. N 1. P. 41–65.
Woodrow P. I.The crystal structure of astrophillite // Absracts of communications to VI International congress of cristallography Roma. 1963. A-17. P. 11–19.

Таблица 1

Химические анализы щелочных гнейсо-гранитов А-типа указарской пластины, мас. %

Компоненты	21*	2156-1	2157	2158	2159	3025	5403	1	2
SiO₂	75.70	75.48	74.48	75.45	76.08	75.45	75.08	75.45	75.58
TiO₂	0.10	0.10	0.10	0.13	0.09	0.10	0.07	0.04	0.12
ZrO₂	0.006	0.080	0.065	0.095	0.043	0.055	0.060	–	–
Al₂O₃	13.80	11.07	11.05	12.47	12.11	12.11	11.46	12.78	11.49
Fe₂O₃	1.10	0.62	0.49	0.51	0.57	0.51	0.74	0.52	2.08
FeO	2.00	2.75	3.59	2.28	2.96	3.30	3.66	0.60	1.44
MnO	0.01	0.03	0.02	0.02	0.02	0.02	0.06	0.01	0.02
MgO	0.10	0.16	0.20	0.20	0.20	0.15	0.30	0.10	0.67
CaO	0.20	0.56	Сл.	0.56	Сл.	0.11	1.06	0.26	0.97
Na₂O	5.80	4.10	4.02	4.12	3.87	4.20	3.79	4.52	3.81
K₂O	2.44	4.22	4.00	4.18	3.83	4.53	3.92	4.29	4.07
Nb₂O₅	0.0010	0.036	0.030	0.025	0.022	0.012	0.017	–	–
Ta₂O₅	0.0004	0.0024	0.0024	0.0016	0.0024	0.0012	0.0010	–	–
F	Не обн.	0.08	0.06	0.54	0.07	0.12	0.31	–	–
П.п.п.	0.38	0.30	0.28	0.19	0.06	0.08	0.80	0.58	0.20
Сумма	99.53	99.58	99.58	100.71	99.92	100.37	99.71	100.15	100.45
F_общ.	99.3	92.0	91.8	84.0	82.8	93.4	90.0	85.5	73.5
Na₂O+K₂O	8.24	8.32	8.02	8.30	7.70	8.73	7.71	8.81	7.88
α	0.88	1.02	0.97	0.90	0.87	0.97	0.91	0.94	0.93

Примечание. 21* – лейкократовые биотитовые плагиогнейсо-граниты, протолит (430 млн лет; K-Ar-метод, по породе; материалы С. А. Зорина); 1 – редкоземельные граниты плато Джос, Северная Нигерия [15]; 2 – рибекитовые граниты, массив Коргентас, Чингизская впадина, Центральный Казахстан [6]; прочие анализы – гнейсо-граниты А-типа (данные авторов, анализы выполнены в Центральной лаборатории ПО «Уралгеология», аналитик Н. Ф. Колосова; так же в табл. 2 и 3). F_общ. = Fe₂O₃ + FeO/ Fe₂O₃ + FeO + MgO; α = Na₂O + K₂O/Al₂O₃. Прочерк ─ не определялось.