Наиболее крупными массивами ранне юрского чиндагатуйского комплекса, помимо петротипического Чиндагатуйского, является Орочаганский плутон. Он располагается в области развития юрского магматизма, с которым пространственно и парагенетически связаны различные типы оруденения Li, Ta, Nb, Mo, W [2, 3]. Актуальность изучения этого массива связана с тем, что парагенетически с ним связано грейзеновое молибденит-вольфрамитовое оруденение. Кроме того, он попадает в район, по которому в настоящее время начинается комплексное доизучение площадей по госпрограмме (ГДП-200). В рудах месторождения присутствуют редкоземельные минералы, что сближает его с редкоземельно-вольфрамовым месторождением Кызыл-Тау, расположенным в Монголии [6]. Массив изучался в конце прошлого века, по нему отсутствуют общие геохимические и петрологические представления, а некоторые данные по геохимии и петрологии устарели. Цель исследования – осветить новые данные по петро-геохимии и петрологии Орочаганского массива, перспективного на обнаружение комплексного редкоземельно-молибден-вольфрамового оруденения.
Результаты исследования и их обсуждение
Орочаганский массив имеет сложную, вытянутую на 40 км в северо-западном направлении форму с провесами ороговикованной кровли в своей юго-восточной части, что может свидетельствовать о слабом эрозионном срезе данного массива. В Орочаганском массиве, наряду с порфировидными биотитовыми меланогранитами первой фазы, более чем в других массивах этого комплекса, развиты двуслюдяные среднезернистые и слабопорфировидные лейкограниты и мелкозернистые аплитовидные (северо-запад массива) граниты и лейкограниты. Биотитовые умеренно-щелочные граниты первой фазы состоят (в %): кварц – 30-38, микрклин и микроклин-пертит – 16-41, плагиоклаза олигоклаз-андезинового состава – 20-41, биотита – 5-8, реликтов роговой обманки – 2. В пробах-протолочках обнаружены акцессории (г/т): ильменит – 4020-4680, магнетит 1010-1165, ильменорутил – 100-125, циркон – 210-230, апатит – 296-335, монацит- 20-23, ксенотим – 20-21, тантало-ниобаты – 8-12, гранат – 2-6, турмалин – 310-380, флюорит – 2-6, пирит – 0,5-1,2, шеелит – 0,3-0,6. Преобладание в гранитах ильменита и ильменорутила позволяет относить их к восстановленной ильменитовой серии гранитоидов по [13].
Рис. 2. Диаграмма Y – Nb – Ce по [9] для пород массивов. Поля гранитоидов по [9]: А1 – анорогенные гранитоиды А1 – типа рифтов, мантийных горячих точек и плюмов; А2 – анорогенные гранитоиды А2 – типа постколлизионных обстановок, связанных с функционированием плюмов. Остальные условные на рис. 1
Лейкократовые мусковитовые и аляскитовые разности гранитоидов (среднее значение SiО2 = 76 %) характеризуются нормальной щелочностью (Na2О = 3,14 %; К2О = 4,57 %), пониженной известковистостью (0,05) и слабоповышенными коэффициентами агпаитности (0,78) и окисленности (0,35) при тех же показателях калиевости, глиноземистости и железистости, что и в гранитоидах Чиндагатуйского массива [5]. В лейкогранитах пвышенные концентрции турмалина (45-520 г/т).
Абсолютный возраст гранитов Орочаганского массива определён уран-свинцовым методом и составляет 182 млн. лет, что отвечает ранней юре.
C заключительной фазой лейкогранитов связано кварцево-грейзеновое молибден-вольфрамовое месторождение Кок-Коль со значительными запасами триоксида вольфрама промышленных категорий В + С1 + С2 [3].
Химические составы пород массива сведены в таблице.
Представительные анализы Орочаганского массива (оксиды – %, элементы – в г/т)
Компоненты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
SiO2 |
70,3 |
70,35 |
71,05 |
72,8 |
73,48 |
73,84 |
74,7 |
70,35 |
TiO2 |
0,45 |
0,34 |
0,38 |
0,33 |
0,12 |
0,28 |
0,13 |
0,24 |
Al2O3 |
13,97 |
15,1 |
13,85 |
14,64 |
12,56 |
13,14 |
12,66 |
14,46 |
Fe2O3 |
0,52 |
0,54 |
0,32 |
1,1 |
0,38 |
0,35 |
0,3 |
1,66 |
FeO |
3,46 |
2,31 |
3,43 |
0,9 |
3,85 |
2,51 |
1,45 |
0,5 |
MnO |
0,07 |
0,05 |
0,06 |
0,03 |
0,09 |
0,03 |
0,05 |
0,14 |
MgO |
0,75 |
0,48 |
0,65 |
0,9 |
0,26 |
0,47 |
0,19 |
0,56 |
CaO |
1,5 |
1,4 |
1,33 |
1,27 |
0,5 |
0,6 |
0,3 |
0,7 |
Na2O |
2,98 |
2,92 |
3,1 |
3,1 |
2,67 |
2,85 |
2,82 |
3,57 |
K2O |
5,13 |
5,9 |
4,97 |
4,8 |
4,37 |
4,86 |
4,73 |
6,35 |
P2O5 |
0,14 |
0,1 |
0,14 |
0,1 |
0,13 |
0,13 |
0,07 |
0,1 |
Li |
144 |
154 |
143 |
165 |
115 |
111 |
118 |
190 |
Be |
5,6 |
5,5 |
5,2 |
6,3 |
7,1 |
7,5 |
8,0 |
9,7 |
Sc |
7,2 |
8,1 |
6,9 |
7,1 |
4,5 |
3,4 |
4,5 |
4,0 |
V |
52 |
55 |
51 |
40 |
48 |
45 |
42 |
41 |
Cr |
35 |
25 |
21 |
18 |
20 |
20 |
19 |
19 |
Co |
7 |
5 |
4 |
2 |
3 |
4 |
4 |
5 |
Ni |
8 |
6 |
4 |
3 |
5 |
4 |
3 |
5 |
Cu |
2 |
2 |
2 |
3 |
2 |
2 |
3 |
2 |
Ga |
19 |
21 |
21 |
20 |
21 |
22 |
22 |
21 |
Rb |
334 |
320 |
310 |
380 |
350 |
340 |
332 |
521 |
Sr |
152 |
140 |
135 |
133 |
110 |
90 |
95 |
196 |
Y |
45 |
44,8 |
49,2 |
40,7 |
23,2 |
24 |
18 |
17 |
Zr |
203 |
210 |
220 |
250 |
200 |
212 |
220 |
232 |
Nb |
20,7 |
22 |
23 |
20,0 |
19 |
20,3 |
21,5 |
22 |
Cs |
43 |
40 |
38 |
56 |
43 |
44 |
51 |
65 |
Ba |
855 |
830 |
840 |
800 |
810 |
823 |
812 |
831 |
La |
35,5 |
44,5 |
41,1 |
40,5 |
34,8 |
41,8 |
39,1 |
28,5 |
Ce |
95,2 |
93,6 |
106,3 |
105,1 |
98,0 |
108,5 |
104,0 |
96,2 |
Pr |
8,7 |
7,7 |
10,7 |
10,6 |
9,5 |
10,8 |
9,7 |
7,7 |
Nd |
30,3 |
35,1 |
38,1 |
38,0 |
33,9 |
39,0 |
34,6 |
28,1 |
Sm |
6,2 |
7,9 |
8,1 |
8,05 |
6,8 |
7,96 |
7,1 |
5,7 |
Eu |
0,95 |
1,1 |
1,1 |
1,09 |
0,68 |
1,15 |
1,02 |
0,65 |
Gd |
5,5 |
7,5 |
7,4 |
7,3 |
5,6 |
7,02 |
6,2 |
4,4 |
Tb |
4,96 |
4,5 |
6,3 |
6,28 |
3,43 |
6,52 |
5,6 |
3,3 |
Dy |
4,96 |
4,5 |
6,3 |
6,28 |
3,43 |
6,52 |
5,6 |
3,3 |
Ho |
1,1 |
0,95 |
1,2 |
1,19 |
0,6 |
1,2 |
1,08 |
0,6 |
Er |
2,9 |
2,8 |
3,02 |
3,03 |
1,5 |
3,5 |
3,2 |
1,5 |
Tm |
0,48 |
0,5 |
0,49 |
0,48 |
0,22 |
0,54 |
0,47 |
0,22 |
Yb |
3,1 |
4,5 |
3,3 |
3,4 |
1,4 |
3,7 |
3,1 |
1,8 |
Lu |
0,4 |
0,5 |
0,47 |
0,47 |
0,3 |
0,55 |
0,46 |
0,48 |
Hf |
5,5 |
5,2 |
5,3 |
5,1 |
3,5 |
3,3 |
3,4 |
3,2 |
Ta |
3,5 |
3,2 |
3,4 |
3,3 |
5,4 |
4,8 |
3,3 |
3,2 |
W |
15,5 |
14,8 |
15,1 |
15,0 |
17,9 |
28,3 |
26,6 |
27,6 |
Th |
28,2 |
26,1 |
27 |
30,3 |
19,7 |
21,4 |
22,5 |
36,1 |
U |
8,5 |
8,2 |
8,1 |
15,0 |
16,2 |
16,3 |
17,1 |
14,5 |
U/Yh |
0,30 |
0,31 |
0,3 |
0,49 |
0,82 |
0,76 |
0,76 |
0,4 |
∑TR |
211,22 |
237,25 |
257,8 |
247,22 |
223,4 |
262,7 |
235,7 |
199,4 |
La/Nb |
1,71 |
2,0 |
1,78 |
2,0 |
1,83 |
2,06 |
1,82 |
1,3 |
Ce/Y |
2,1 |
2,09 |
2,16 |
2,6 |
4,2 |
4,5 |
5,8 |
5,6 |
ТЕ1,3 |
1,77 |
1,39 |
1,75 |
1,76 |
1,65 |
1,83 |
1,79 |
1,78 |
Примечание. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ как среднее между первой и третьей тетрадами по [12]. Породные типы Орочаганского массива: 1-4 – умеренно-щелочные граниты 1 фазы; 5-7 – лейкограниты 2 фазы с турмалином; 8 – щелочной гранит 1 фазы.
Отношения U/Th в породах менее 1 (вариации от 0,3 до 0,82), указывающие на отсутствие наложенных процессов на отобранные пробы, что также подтверждается и просмотром в шлифах. В породах массива в повышенных концентрациях (превышающих кларк в гранита) отмечаются Li (от 2,7 до 4,75), U (от 2,3 до 4,88), Th ( от 1,1 до 2.0), Zr (от 1,14 до 1,43), Be (от 1,7 до 3,2).
На канонических диаграммах фигуративные точки составов пород попадают: целиком в поле пересыщенных глинозёмом (пералюминиевые граниты) (рис. 1, а) и в поле высоко-железистых пород (ferroan) за исключением одного анализа умеренно-щелочных гранитов (рис. 1, б).
Рис. 1. А – диаграмма Al2O3/(N2O+K2O) – Al2O3/(N2O+K2O+CaO) по [14] и б – диаграмма SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3+MgO) по [15] для пород Орочаганского массива. Породы массива: 1 – умеренно-щелочные граниты 1 фазы, 2 – лейкограниты 2 фазы, 3 – щелочные граниты 1 фазы
Рис. 3. Диаграмма соотношений La/Nb – Ce/Y по [8] для пород Орочаганского массива. Условные те же, что на рис. 1
Высокая железистость, повышенные концентрации Zr, Nb, Ga, редкоземельных элементов (РЗЭ), Y, Zn и низкие содержания Mg, Ca, Cr, Ni определяют эти породы как анорогенные гранитоиды, что сближает их с породами Чиндагатуйского массива [5, 7].
Особенности классификации, типизации и генезиса магматических пород запечатлеваются в распределении редких и рассеянных элементов. Соотношение таких элементов как Nb, Y, Ce позволяют с уверенностью относить породы Орочаганского массива к А2-типу гранитоидов, моношпатовых гиперсольвусных, характрных для постколлизионных обстановок, вызванных функционированием плюма (рис. 2).
На диаграмме соотношений La/Nb – Ce/Y фигуративные точки составов пород образуют тренд, параллельный тренду плавления мантии, но начало этого тренда фиксируется вблизи тренда смешения с корой (рис. 3).
Cледовательно, в породах Орочаганского массива главную роль играли процессы плавления мантийного субстрата, но и возможно участие корового компонента.
На экспериментальных диаграммах по плавлению различных субстратов большинство фигуративных точек составов пород попадает в поле плавления метаграувакк (рис. 3). По соотношению А/ CNK – SiO2 все породные типы тяготеют также к среднему составу палеозойских граувакк и в то же время близки к концу тренда известково-щелочных пород орогенных регионов, отвечающего фракционированию ортоклаза и альбита (рис. 4, г).
а б
в г
Рис. 4. Экспериментальные диаграммы: (a), (б), (в) – диаграммы композиционных экспериментальных расплавов из плавления фельзических пелитов (мусовитовых сланцев), метаграувакк и амфиболитов для пород Орочаганского массива; (г) – диаграмма SiO2 – A/CNK) для пород Орочаганского массива. Тренд известково-щелочного фракционирования вулканических пород орогенных регионов, по [10, 11]. A – Al2O3, CNK – Сумма CaO, Na2O, K2O. Остальные условные на рис. 1
В породах Орочаганского массива проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М-типа, варьирующий от 1,39 до 1,83 (таблица). Как известно, проявление ТЭФ РЗЭ М-типа обусловлено специфичностью магматогенных флюидов, в которых повышенные концентрации и активность фтора и его комплексов обеспечивают и дифференцированный тип распределения РЗЭ, и проявление ТЭФ РЗЭ, а также извлечение из расплавов и перенос редких металлов и вольфрама в гидротермальных растворах М-типа в породах связано с активностью фтор-комплексов в магматогенных флюидах [4]. На диаграмме зависимости содержаний вольфрама и величины ТЭФ РЗЭ М-типа видно, что увеличение концентраций W в породах сопровождается увеличением величины ТЭФ РЗЭ М-типа (рис. 5).
Рис. 5. Диаграмма W – TE1,3 для породных типов Орочаганского массива (составлена автором)
Серая область на диаграмме выделена на основании средних содержаний вольфрама в изверженных породах по [1]. Содержания вольфрама в хондритах по [16]. Условные те же, что на рис. 1.
Таким образом, гранитоиды Орочаганского массива относятся к А2-типу гранитов, формировавшихся в постколлизионной обстановке под влиянием плюма. Они характеризуются повышенными концентрациями турмалина. В их генерации отмечается плавление мантийного субстрата, коровых метаграувакк и последующее мантийно-коровое взаимодействие. Концентрации W в породах увеличиваются с увеличением величины ТЭФ РЗЭ М-типа в обстановке активной роли фтор-комплексов в магматогенных флюидах.