Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,556

Щелочные гранитоиды имеют важное металлогеническое значение и являются показателями определённых геодинамических обстановок формирования. Шибеликские рибекитовые граниты образуют кучный кластер массивов в пределах рифтогенного прогиба, в пространственной связи с которыми связано цирконий-редкоземельное оруденение и комплексные аномалии Zr, TR и других металлов. Актуальность изучения этих гранитоидов не вызывает сомнений и определяется их главной рудогенерирующей ролью в формировании редкоземельного оруденения и циркония [2]. Цель исследования – осветить петрологические и геохимические особенности Шибеликских гранитоидов, осуществить их типизацию и определить перспективы рудоносности.

Результаты исследований и их обсуждение

Шибеликский щелочно-гранитовый гипабиссальный комплекс объединяет небольшие интрузивные тела щелочных гранитоидов позднедевонского возраста, развитых в центральной части Горного Алтая и включает – петротипический Шибеликский, а также Куладинский и Шашикманский массивы. Все три массива локализованы в Куратинском прогибе, где прорывают отложения позднедевонской бичиктубомской и среднедевонской куратинской свит и контролируются Каирлык-Семинским сдвигом. В морфологическом отношении интрузивы представляют собой штокообразные тела с крутыми до субвертикальных (до 80–85°) контактами. Ширина контактовых ореолов не превышает десятков метров и наиболее значительна у Шибеликского интрузива: здесь вмещающие осадочные (глинистые сланцы) и вулканогенные (риолитоиды) породы бичиктубомской свиты неравномерно ороговикованы, в непосредственном контакте с гранитами местами превращены в кварц-биотит-альбитовые роговики.

В составе комплекса выделялось две интрузивные фазы с дополнительной дайковой серией: первая фаза – эгирин-рибекитовые граниты; вторая – рибекитовые лейкограниты; дайки эгирин-рибекитовых гранит-порфиров и микрогранитов. Породы комплекса во всех массивах петрографически однотипны и представлены в основном мелко- и среднезернистыми обычно порфировидными гранитами с массивной, реже такситовой текстурой. Нередко отмечаются микропегматитовые и миароловые разновидности. Переходы между разными текстурными и структурными типами постепенные. Внешне породы имеют синевато-, розовато- и желтовато-серую окраски, меняющиеся в зависимости от соотношения темноцветных и салических минералов. Под микроскопом устанавливаются гранитовая, гранофировая структуры. Минеральный состав: главные – кварц, калишпат-микропертит, кислый плагиоклаз и рибекит; акцессорные – апатит, циркон, сфен, гранат, эпидот, ксенотим, монацит, ярозит, пирит, турмалин, шеелит, рутил, анатаз, магнетит, ильменит, флюорит, ортит. Содержания главных минералов варьируют в широких пределах. В порфировидных разновидностях они развиты как во вкрапленниках (размером до 0,5–1,0 см), так и в основной массе. В целом чаще преобладает микропертит (до 60 %), в подчиненных количествах представлены кварц (до 30–35 %), плагиоклаз (до 20 %), рибекит (до 20 %). Рибекит проявлен в виде скелетных обособлений (порфировидные выделения) и длиннопризматических и игольчатых кристаллов (основная масса), часто образуя шлировидные скопления. По своим оптическим свойствам (резкий плеохроизм от черно-синего по Np′ до буровато-зеленовато-желтоватого по Ng′; преломление по Np = 1,687–1,690, по Ng = 1,697–1,700) и химическому составу (SiO2 – 46,37 %, TiO2 – 1,50, Al2O3 – 1,90, Fe2O3 – 20,04, FeO – 17,89, MnO – 0,99, MgO – 0,14, CaO – 2,88, Na2O – 5,32, K2O – 0,53, H2O – 1,73, F – 0,56) амфибол отнесен к ряду арфведсонит-рибекит. Пересчёт на структурную формулу химического состава амфибола показал, что по величине катионной группы (Х = 2,01–2,1) он близок к рибекиту (для рибекита Х = 2, а для арфведсонита Х = 3).

По содержаниям кремнезема породы первых двух массивов отвечают гранитам (SiO2 = 71,6–72,6 %), а Шашикманского – лейкогранитам (SiO2 = 75,3 %). Сумма щелочей в целом невысокая (Na2O + K2O = 7,5–8,3 %), но при низких содержаниях глинозема (Al2O3 = 9,95–10,90 %) коэффициент агпаитности близок или превышает единицу (Кагп = 0,96–1,12). По соотношению SiO2 – (Na2O + K2O) составы шибеликских гранитов относятся к нормальным по щелочности пород, тяготея к границе с областью умеренно-щелочных производных. По соотношению щелочей (Na2O/K2O = 0,8–1,1) граниты относятся к калиево-натриевым, а по уровню глиноземистости (Al2O3 = 9,95–10,90; индекс Шенда < 1) – к щелочным и переходным к метаглиноземистым. Для пород комплекса характерны высокие величины FeOобщ/(FeOобщ + MgO) = 0,9–1,0 и Na2O + K2O–CaO = 6,8–8,1, что соответствует железистым щелочным типам гранитоидов анорогенного типа.

В редкоэлементном составе шибеликских гранитов устанавливаются повышенные концентрации HFS-элементов, особенно Zr (1040–1740 г/т), Hf (25–43), Nb (93–160), Y (121–147), Ce (111–236), при относительно пониженных содержаниях LIL-элементов: Rb (82–160), Ba (17–68), Cs (< 1), Sr (9–24). На спайдеграмме резко выделяются глубокие Ва-, Sr-, P-, Ti-минимумы, что свойственно щелочным гранитоидам. В спектре редких земель при общем высоком уровне содержаний TR (279–606 г/т) и слабодифференцированном профиле (LaN/YbN = 0,92–3,8) отмечается отчетливая отрицательная Eu-аномалия (Eu/Eu* = 0,21–0,27), связанная, вероятно, с более ранним фракционированием плагиоклаза, учитывая обедненность пород Sr и Ba. Из других геохимических особенностей можно отметить весьма низкие концентрации фосфора (Р2О5 < 0,1 %) и относительную обогащенность хромом (в основном 50–65 г/т), тяжёлыми редкими землями (Yb, Er).

В целом по петро-геохимическим показателям граниты шибеликского комплекса сопоставляются с типичными щелочными гранитоидами А-типа (гиперсольвусным и транссольвусным) и могут быть отнесены к агпаитовым редкометалльным гранитам или проявлениям щелочно-гранитовой формации. На дискриминационных диаграммах составы шибеликских гранитов размещаются в полях внутриплитных гранитоидов, что позволяет связывать формирование комплекса с рифтогенной обстановкой. Вместе с тем, по соотношениям Y-Nb-Ce породы тяготеют к анорогенным гранитам А1 и А2.

В краевых частях Кулудинского и Шибеликского массивов отмечены фельдшпатоиды с прожилками кварца и вкрапленностью флюорита, циркона (малакона), монацита, ксеотима, синхизита и колумбита. Концентрации элементов в них составляют (%): циркония – от 0,1 до 1,4, гафния – от 0,05 до 0,3, ниобия – от 0,05 до 0,4, тантала – от 0,01 до 0,2, сумма TR – от 0,2 до 0,6 %, Sc от 20 до 125 г/т. Оценены прогнозные ресурсы редких металлов для Шибеликского рудного узла в объёме (тыс. тонн): ΣTR2O3 – 2647, ZrO2 – 6435, HfO2 – 269, Nb2O5 – 5493, Ta2O5.

Таблица 1

Представительные анализы пород шибеликского комплекса (оксиды в %, элементы в г/т)

Примечание. Содержания элементов нормализованы по хондриту [6]. Породы шибеликского комплекса: 1–5 – граниты эгирин-рибекитовые, 6-8 – лейкограниты рибекитовые.

В некоторых породах комплекса проявлен тетрадный эффект фракционирования (ТЭФ) РЗЭ М-типа от 1,13 до 1,58 (значимые величины превышают 1,1). Следует отметить, что отношения элементов, приведенных в табл. 2, имеют различные отклонения от хондритовых. Отношения Y/Ho, La/Ta, La/Nb, Sr/Eu, Eu/Eu* значительно ниже хондритовых величин, а отношения Zr/Hf очень близки к хондритовым или превышают их. Это свидетельствует о значительной трансформации элементов в гранитоидах комплекса. Обращает на себя внимание негативная корреляция нормированных отношений (La/Yb)N и высоких величин тетрадного эффекта фракционирования М-типа. Последний проявлен чаще всего в высоко эволюционированных гранитных расплавах в связи с высокой насыщенностью магматогенных флюидов фтором [1].

На диаграмме соотношений Zr/Hf – TE1,3 фигуративные точки составов пород показывают слабое увеличение отношений Zr/Hf с увеличением тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ (рис. 1).

Интерпретация результатов

Известно, что отношение циркония к гафнию является чувствительным индикатором фракционирования элементов в гранитоидах, и что увеличение отношений Zr/Hf происходит с увеличением кремнекислотности среды согласно рядам кислотности-щёлочности в водных и водно-сероводородных флюидах при стандартных условиях по [5]. Cледовательно, увеличение величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ М- типа в породах позитивно коррелируется с увеличением кислотности среды.

Таблица 2

Величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ и отношения некоторых элементов в гранитоидах шибеликского комплекса

Примечание. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ как среднее между первой и третьей тетрадами по [8]. Eu* = (SmN + GdN)/2. Породы шибеликского комплекса: 1–5 – граниты эгирин-рибекитовые, 6–8 – лейкограниты рибекитовые.

Рис. 1. Диаграмма соотношений Zr/Hf и TE1,3 для пород шибеликского комплекса: 1 – эгирин-рибекитовые граниты; 2 – рибекитовые лейкограниты

Рис. 2. Диаграммы соотношений Y/Ho – Zr/Hf по [7] и Zr/Hf – SiO2 по [3, 4] для пород шибеликского комплекса

Серым фоном на рис. 2 показано поле HARAC (CHArge-and-Radius-Controlled) по [7]. На рис. б дугообразная линия со стрелками – кривая фракционирования расплавов редкометальных гранитов и поля металлогенической специализации по [3, 4]; поле апогранитных цирконий-редкоземельных месторождений выделено автором по агпаитовым гранитоидам Центрально-Азиатского орогенного пояса.

По соотношениям Zr/Hf – SiO2 породы шибеликского комплекса локализуются вблизи кривой фракционирования элементов в гранитоидах и располагаются в поле апогранитных цирконий-редкоземельных месторождений (рис. 2, б).

Соотношение Y/Ho – Zr/Hf показывает, что все анализы демонстрируют поведение типа «Non-HARAC» (CHArge – and – Radius-Controlled) [7], когда элементы с одинаковым ионным радиусом и зарядом (пары Y−Ho и Zr−Hf) экстремально не когерентны и не остаются вблизи хондритового отношения. Фигуративные точки составов пород выходят за пределы поля HARAC и дают эволюционный тренд в сторону уменьшения Zr/Hf от ранних фаз к поздней, что подтверждает их происхождение из магматической системы с влиянием внешнего F-обогащённого водного флюида, который характеризовался высокой фторонасыщенностью и образованием фтор-комплексов (рис. 2, а). Такие гранитоиды следует относить к высоко фракционированным гранитоидам. Представительные химические анализы основного акцессорного минерала – циркона сведены в табл. 3.

Таблица 3

Химический состав цирконов Шибеликского массива (оксиды – в масс. %, элементы – в г\т)

Циркон отличается высокими концентрациями Hf, Y, Sc и тяжёлых РЗЭ. В нём проявлен также ТЭФ РЗЭ М- типа, но аномально высоких значений, варьирующих от 3,4 до 8. Известно, что циркон относится к группе минералов селективного концентратора суммы скандиевых TR (Er, Yb, Lu), что и подтверждается нашими данными по акцессориям Шибеликской группе интрузивов.

Выводы

1. Гранитоиды шибеликского комплекса относятся к агпаитовому типу сильно фракционированному, испытавшему приток флюидов, обогащённых фтором.

2. В них проявлены ТЭФ РЗЭ М-типа и отсутствие заряд-радиус контролируемого поведения химических элементов.