Научный журнал

Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Гусев А.И. 1

---

1 Алтайский государственный гуманитарно-педагогический университет им. В.М. Шукшина

В статье приведены данные по химическому составу турмалинов пералюминиевых гранитоидов Горного Алтая. Турмалин относится к шерлу и образует рассеянную вкрапленность в породах и нодули. Выделены 2 группы гранитоидов: 1 – мусковит-турмалиновые лейкограниты с широкими возрастным интервалом от раннего девона до ранней юры и 2 – двуслюдяные лейкограниты с турмалином. Первые формировались за счёт частичного плавления турмалин-обогащённых гнейсов и кристаллизация турмалина не подчинялась заряд-радиус-контролируемому поведению химических элементов, а вторые являются более продвинутыми в отношении фракционирования в расплавах. Величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ М- типа коррелируются с концентрациями вольфрама в турмалинах.

Статья в формате PDF

1508 KB

пералюминиевые лейкограниты

турмалин (шерл)

частичное плавление турмалин-обогащённых гнейсов

тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М- типа

1. Виноградов А.П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных пород земной коры // Геохимия. – 1962. – № 7. – С. 555–572.

2. Гусев А.И., Гусев А.А. Тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов и его использование в решении проблем петрологии гранитоидов // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 5. – C. 45–49.

3. Гусев А.И. Магматизм и геолого-промышленные типы оруденения Колыванского рудного поля // Известия Бийского отделения русского географического общества, 2012. – Вып. 33. – С. 8–14.

4. Гусев А.И. Геохимия и петрология Чиндагатуйского массива юга Горного Алтая // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 11. – Ч. 3. – С. 27–32.

5. Bau M. Controls on the fractionation of isovalent trace elements in magmatic and aqueous systems: evidence from Y/Ho, Zr/Hf, and lanthanide tetrad effect // Contrib. Miner. Petrol. 1996. – V. 123. – P. 323–333.

6. Harris N., Inger S., Massey J. The role of fluids in the formation of High Himalayan leucogranites. In: Treloar P J, Searle M, editors. Himalayan Tectonics. // Geological Society, London, Special Publications, 1993. – Vol. 74. – P. 391–400.

7. Henry D., Novak M., Hawthorne F.C., et al. .Nomenclature of the tourmaline-supergroup minerals // American Mineralogist, 2011. – V. 96. – P. 895–913.

8. Guillot S., Le Fort P. Geochemical constraints on the bimodal origin of High Himalayan leucogranites // Lithos, 1995. – V. 35. – P. 221–234.

9. Irber W. The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of evolving peraluminous granite suites // Geochim Comochim Acta. 1999. – V. 63. – № 3/4. – P. 489–508.

10. Leeman W. P., Sisson V. B. Geochemistry of boron and its implications for crustal and mantle processes // Mineralogical Society of America, Reviews in Mineralogy., 2002. – Vol. 33. – Р. 645–707.

11. Linares E., Pellitero E., Saavedra J. Primeras edades radiom?tricas en el ?rea estanno-wolfram?fera de Morille–Martinamor (Centro-Oeste de Espa?a) // Bolet?n Geol?gico y Minero, 1987. – V. XCVIII. – P. 640–646.

12. London D., Wolf M., Morgan G. B. VI., Gallego-Garrido M. Experimental silicate–phosphate equilibria in peraluminous granitic magmas, with a case study of the Alburquerque batholith at Tres Arroyos, Badajoz, Espa?a // Journal of Petrology, 1999. – V. 40. – P. 215–240.

13. Ram?rez J. A. Estudio petrol?gico, geoqu?mico e isot?pico del batolito de J?lama / Norte de Extremadura, 1996. – PhD thesis, Universidad de Granada. – P. 201.

14. Scaillet B., France-Lanord C., Le Fort P. Badrinath–Gangroti plutons (Garhwal, India): petrological and geochemical evidence for fractionation proceses in a high Himalayan leucogranite // Journal of Volcanology and Geothermal Research, 1990. – V. 44. – P. 163–188.

15. Scaillet B., Pichavant M., Roux J. Experimental crystallization of leucogranite magmas // Journal of Petrology, 1995. – 36. – P. 663–705.

16. Visona D., Lombardo B. Two-mica and tourmaline leucogranites from the Everest–Makalu region (Nepal–Tibet). Himalayan leucogranite genesis by isobaric heating // Lithos, 2002. – V. 62. – P. 125–150.

17. Wasson J.T., Kallemeyn G.W. Composition of chondrites // Phil. Trans. R. Soc. Lond, 1988. – V. 201. – Р. 535–544.

18. WatsonE.B., Harrison T.M. Zircon saturation revisited: Temperature and composition effects in variety of crustal magma types // Earth and Planetary Science Letters, 1983. – V. 64. – P. 295–304.

Турмалин в гранитоидах Горного Алтая встречается не часто. Однако в значимых весовых количествах он отмечен в мусковит-турмалиновых лейкогранитах Чиндагатуйского, Орочаганского, двуслюдяных гранитах массивов Джулалю и Калгутинском, мусковит-турмалиновых лейкогранитах Тоштузекского массива, в мусковит-турмалиновых лейкогранитах Кумирского штока, Ак-Алахинского массива и апофизе Синюшинского массива на Колыванском медно-молибден-вольфрамовом месторождении. Во всех случаях появления турмалина в породах отмечается аномальные параметры флюидного режима и значительная активность таких летучих компонентов, как B, F, H2O, а также пространственная и парагенетическая связь этих образований и различных типов оруденения: W, Mo, Cu, Sc, Au, редких земель. Считается, что граниты с относительно высокими концентрациями бора и магматическим турмалином появляются в типичных коллизионных зонах и, как правило, отвечают B-обогащённым источникам регионов [10]. Из сказанного следует актуальность изучения турмалиновых гранитоидов региона. Цель исследований – изучение состава и особенностей геохимии и петрологии турмалиновых гранитоидов Горного Алтая.

Результаты исследования и их обсуждение

Описание и химический состав гранитоидов с турмалином Горного Алтая приведен во многих работах [3, 4]. Отличительной особенностью турмалин-содержащих гранитоидов является их пересыщенность глинозёмом (индекс Шенда ASI превышает 1,1). Все турмалин-содержащие интрузивы могут быть объединены в 2 группы: 1 – турмалин-содержащие двуслюдяные лейкограниты с ассоциацией минералов мусковит-биотит-турмалин-кварц-полевые шпаты (редко гранат) (интрузивы Джулалю, Калгутинский) и 2 – мусковит-турмалиновые лейкограниты с ассоциацией турмалин-мусковит-кварц-полевые шпаты, иногда гранат (интрузивы Чиндагатуй, Тоштузек, Ак-Алахинский, апофиза Синюшинского массива, Кумирский шток). Возраст интрузий первой группе – раннеюрский, а второй – ранний девон, ранний триас, раннняя юра. В обоих группах турмалин встречается в виде тонкой вкрапленности (1,5 – 2,5 мм в поперечнике), нодулей размерами от 0,5 до 3 см в поперечнике. Кристаллы турмалина идиоморфны, гипидиоморфны. Отмечаются как зональные, так и не зональные индивиды.

Химический состав турмалинов (оксиды, F, B – в %, остальные элементы – в г/т)

Примечание. Анализы выполнены спектрально-силикатным методом для оксидов и лазерно-абляционным методом с индуктивно-связанной плазмой ICP-MS и ICP-AES в Лаборатории ОИ МиГ СО РАН (г. Новосибирск). ∑ TR – сумма редкоземельных элементов. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ как среднее между первой и третьей тетрадами по [9]. Мусковит-турмалиновые лейкограниты: 1 – массива Чиндагатуй, 2 – Тоштузеского массива, 3 – апофизы Синюшинского массива Колыванского рудного поля, 4 – вкрапленность, 5 – нодули Кумирского штока; двуслюдяные лейкограниты c турмалином: 6 – массива Джулалю, 7 – Калгутинского массива (Калгутинское месторождение), 8 – Калгутинского массива (Южно-Калгутинское месторождение).

а б

Рис. 1. Бинарные диаграммы ζX/(ζX+Na) – Mg/Mg+Fe) (a) и Fe – Mg (б) в атомных количествах по [7] для турмалинов пералюминиевых гранитоидов Горного Алтая

Химический состав турмалинов представлен в таблице.

Cогласно номенклатуре турмалинов анализируемые индивиды относятся к щелочным разностям по [7].

Параметр ξX представляет собой пропорцию вакансий элементов в X – положении. Расчёт структурных параметров турмалина осуществлялся на основании 15 катионной ячейки.

Турмалины пород отвечают номерам в таблице.

Все составы турмалинов на классификационных диаграммах попадают в поле шерлового турмалина и оксишерлового фоитита (рис. 1). Следует отметить, что турмалины первой группы раннеюрского возраста (Калгутиннские и Джулалю) по составу приближаются к границе дравитового ряда. Эта группа турмалинов отличается самыми низкими концентрациями суммы РЗЭ, Nb, Y, Zr, Hf, Ga и повышенными содержаниями Mg, F, W, Ge, Ag, V (таблица). В этой же группе турмалинов и проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ (ТЭФ РЗЭ) М- типа с самыми высокими величинами.

Выводы

Выделенные две группы пералюминиевых гранитоидов различаются по многим параметрам. Различаются они и по соотношению некоторых элементов. Так по соотношению Y/Ho – Zr/Hf указанные группы занимают различную позицию относительно подчинения заряд-радиус-контролируемого поведения химических элементов (рис. 2). Если турмалин мусковит-турмалиновых гранитоидов крситаллизовался при не соблюдении заряд-радиус-контролируемого поведения элементов, то турмалин двуслюдяных лейкогранитов с турмалином отвечал поведению элементов заряд-радиус-контролируемого (CHArge-and-Radius-Controlled) по [5].

Рис. 2. Диаграмма соотношений Y/Ho – Zr/Hf по [5] и для турмалинов пералюиниевых гранитоидов

Серым фоном на рисунках показано поле HARAC (CHArge-and-Radius-Controlled) по [5].

Условные обозначения под таблицей.

В связи с тем, что выделенные группы интрузий с турмалином отличаются различными парагенезисами сосуществующих минералов, то возникает вопрос о стабильности в отношении AFM (соотношение щёлочей, железа и магния) c разными фазами и влияния общего состава источника плавления и источника бора. Появление двуслюдяных и турмалиновых лейкогранитов может быть связано с различными причинами: 1 – мусковит-турмалиновые лейкограниты могут быть результатом фракционирования двуслюдяных лейкогранитов [14, 15]; 2 – два типа лейкогранитов могут быть результатом плавления различных фракций из одного и того же источника [6]: 3 – бимодальностью, отражающей различные протолиты, за счёт которых плавились двуслюдяные лейкограниты и мусковит-турмалиновые лейкограниты [8, 16]. Кроме того, существует мнение о том, что пералюминиевые составы турмалин-содержащих лейкогранитов характеризуются соотношением изотопов стронция (Sri > 0,710) [11, 13] и соотношением изотопов кислорода (δ18O > + 10 ‰), подтверждающие, что они были генерированы путём частичного плавления метаосадочных пород. Последнее положение подтверждается и нашими данными по Горному Алтаю. Текстурные характеристики и химические вариации подтверждают, что турмалин во всех случаях криcталлизовался в течение относительно ранней магматической стадии в субсолидусных условиях. Согласно данных [12], ассоциация биотит ± кордиерит и турмалин с мафическими фосфатными минералами (апатитом) могут кристаллизоваться в суперсолидусных условиях. Пералюминиевые двуслюдяные и мусковит-турмалиновые лейкограниты формировались в эпизональных условиях (при давлениях ~ 200–300 MPa) и температурах от 650 до 800 °С на основании определения температур насыщения циркона по геотермометру [18].

Оценка потенциала лейкогранитов на вольфрам может быть осуществлена путём сравнения соотношений величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ М-типа и концентраций вольфрама. Известно, что проявление ТЭФ РЗЭ М-типа обусловлено высокой активностью и насыщенностью магматогенных флюидов фтор-комплексами, являющихся переносчиками металлов во флюидах [2]. На диаграмме соотношений W в турмалине и ТЭФ РЗЭ М-типа чётко видно, что увеличение значений ТЭФ РЗЭ сопровождается повышением концентраций вольфрама в турмалине (рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма W – TE1,3 для пералюминиевых лейкогранитов с турмалином (составлена автором)

TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов как среднее между первой и третьей тетрадами по [9]. Серая область на диаграмме выделена на основании средних содержаний вольфрама в изверженных породах по [1]. Содержания вольфрама в хондритах по [17].

Условные обозначения см. под таблицей.

В итоге можно заключить, что турмалин в пералюминиевых гранитоидах Горного Алтая относится к шерлу. Пералминиевые гранитоиды формировались при давлениях ~ 200–300 MPa и температурах от 650 до 800 °С. Формирование пералюминиевых мусковит-турмалиновых лейкогранитов, для которых наблюдается значительная инкорпорация бора в расплав обеспечивалась частичным плавлением метаосадочных гнейсов, обогащённых турмалином. Кристаллизация такого турмалина не отвечало заряд-радиус-котролируемого поведения химических элементов. Менее обогащённые бором гранитные расплавы, в которых основную роль играл биотит, давали двуслюдяные лейкограниты с турмалином. Такие расплавы обычно генерируются путём частичного плавления и высокой степени фракционирования в расплавах и отвечало заряд-радиус-контролируемому поведению химических элементов. Потенциальная рудоносность гранитоидов определяется корреляцией концентраций вольфрама и величины ТЭФ РЗЭ М- типа. Более перспективны двуслюдяные лейкограниты с турмалином массивов Джулалю и Калгутинского.

Библиографическая ссылка