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)
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
SiO2 |
41,5 |
41,3 |
41,2 |
39,9 |
38,3 |
35,8 |
3б,0 |
36,2 |
TiO2 |
0,5 |
1,2 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
0,6 |
0,3 |
0,4 |
Al2O3 |
31,9 |
32,2 |
32,1 |
33,6 |
32,3 |
33,0 |
33,1 |
33,2 |
Fe2O3 |
19,3 |
15,1 |
18,9 |
14,2 |
14,0 |
10,1 |
9,95 |
9,98 |
MnO |
0,12 |
0,4 |
0,7 |
0,1 |
0,13 |
0,05 |
0,5 |
0,45 |
MgO |
1,25 |
2,2 |
1,2 |
2,3 |
2,1 |
4,4 |
4,6 |
4.55 |
CaO |
0,66 |
0,63 |
1,1 |
0,2 |
0,1 |
0,4 |
0,7 |
0,7 |
Na2O |
2,1 |
1,9 |
0,9 |
1,6 |
1,2 |
1,9 |
2,0 |
0,8 |
K2O |
0,1 |
0,5 |
0,1 |
0,1 |
0,05 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
F |
0,7 |
0,3 |
0,2 |
1,0 |
1,2 |
1,7 |
1,8 |
1,8 |
B |
2,8 |
2,9 |
2,85 |
2,82 |
2,88 |
2,96 |
3,0 |
2,97 |
V |
45,7 |
65,4 |
28,3 |
75,7 |
65,1 |
220,3 |
218,5 |
220,4 |
Cr |
22,8 |
45,6 |
43,6 |
65,6 |
65,3 |
43,6 |
45,7 |
44,8 |
Co |
8,7 |
11,5 |
4,7 |
16,3 |
13,1 |
4,9 |
5,6 |
5,2 |
Ni |
7,9 |
12,6 |
18,5 |
25,6 |
15,6 |
23,7 |
26,6 |
24,9 |
Cu |
1,7 |
2,6 |
12,3 |
3,8 |
4,8 |
243 |
232 |
225 |
Zn |
23,7 |
12,8 |
16,1 |
72,6 |
62,1 |
628 |
616 |
632 |
Rb |
31,6 |
30,5 |
44,9 |
24,7 |
24,0 |
90,2 |
86,3 |
87,5 |
Sr |
146 |
142 |
229 |
125 |
145 |
176 |
185 |
191 |
Nb |
4,1 |
4,2 |
9,8 |
4,6 |
4,8 |
1,2 |
1,4 |
1,3 |
Cs |
0,66 |
0,64 |
8,54 |
0,65 |
0,69 |
2,4 |
2,6 |
2,5 |
Ba |
76 |
65,8 |
875 |
61,6 |
65,2 |
89,4 |
90,7 |
91,4 |
Pb |
7,1 |
6,2 |
45,2 |
5,6 |
7,6 |
45,1 |
44,3 |
46,8 |
Th |
1,2 |
1,3 |
8,27 |
1,32 |
1,36 |
6,0 |
5,6 |
6,1 |
La |
3,25 |
3,51 |
6,6 |
3,53 |
3,55 |
6,2 |
5,85 |
5,8 |
Ce |
9,8 |
9,9 |
15,8 |
7,7 |
7,8 |
18,3 |
15,8 |
15,1 |
Pr |
1,1 |
1,0 |
17,2 |
1,1 |
1,2 |
2,2 |
2,4 |
2,35 |
Nd |
2,2 |
2,9 |
59,1 |
2,3 |
2,5 |
8,8 |
7,6 |
7,5 |
Sm |
2, 9 |
2, 8 |
16,0 |
2, 5 |
2, 7 |
1,25 |
1,23 |
1,21 |
Eu |
0,66 |
0,9 |
0,35 |
0,85 |
0,65 |
0,37 |
0,34 |
0,35 |
Gd |
2,7 |
2,8 |
4,75 |
2,66 |
2,69 |
1,05 |
0,98 |
0,95 |
Tb |
0,52 |
0,52 |
0,58 |
0,54 |
0,56 |
0,15 |
0,16 |
0,17 |
Dy |
4,8 |
3,7 |
3,01 |
3,65 |
3,8 |
7,8 |
7,7 |
6,8 |
Ho |
0,4 |
0,65 |
0,64 |
0,7 |
0,5 |
0,17 |
0,15 |
0,18 |
Er |
1,3 |
2,1 |
2,2 |
2,0 |
1,4 |
0,63 |
0,64 |
0,66 |
Tm |
0,3 |
0,33 |
0,48 |
0,35 |
0,32 |
0,11 |
0,12 |
0,13 |
Yb |
3,7 |
2,7 |
4,16 |
3,97 |
2,7 |
1,2 |
1,15 |
1,18 |
Lu |
0,32 |
0,39 |
0,97 |
0,32 |
0,34 |
0,27 |
0,29 |
0,28 |
Y |
25,3 |
24,8 |
11,42 |
22,5 |
24,1 |
4,5 |
4,34 |
5,2 |
Ga |
15,7 |
15,2 |
12,4 |
13,2 |
15,2 |
3,1 |
2,37 |
2,4 |
Zr |
188 |
186 |
21,1 |
158 |
184 |
9,4 |
9,0 |
9,5 |
Sc |
5,2 |
4,1 |
2,3 |
7,2 |
6,2 |
2,0 |
2,1 |
1,8 |
Hf |
4,9 |
3,8 |
1,43 |
3,9 |
4,3 |
0,27 |
0,26 |
0,25 |
Ta |
0,7 |
0,42 |
3,4 |
0,4 |
0,5 |
11,2 |
11,16 |
11,8 |
Mo |
11,2 |
11,1 |
22,5 |
13,7 |
18,2 |
45,8 |
44,5 |
43,6 |
Sb |
4,7 |
3,2 |
4,9 |
4,8 |
4,9 |
5,2 |
4,8 |
4,5 |
Sn |
101,4 |
66,6 |
129 |
96,8 |
106,4 |
131 |
128 |
129 |
Be |
1,7 |
1,9 |
5,2 |
1,8 |
1,9 |
52,4 |
51,1 |
73,7 |
W |
33,2 |
31,2 |
24,1 |
34,7 |
39,2 |
65,6 |
81,6 |
76,8 |
U |
0,61 |
0,69 |
2,4 |
0,65 |
0,66 |
0,7 |
0,67 |
0,71 |
Li |
56,9 |
46,7 |
98,4 |
66,7 |
86,9 |
99,6 |
98,6 |
96,7 |
Окончание таблицы |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Ge |
2,51 |
1,53 |
4,1 |
1,55 |
3,51 |
8,2 |
7,8 |
8,1 |
Ag |
0,06 |
0,03 |
0,1 |
0,02 |
0,06 |
0,2 |
0,1 |
0,12 |
Bi |
1,3 |
0,95 |
2,8 |
0,9 |
1,4 |
2,8 |
2,6 |
2,9 |
Cd |
0,3 |
0,21 |
0,3 |
0,26 |
0,31 |
0,3 |
0,25 |
0,28 |
∑TR |
59,3 |
59,0 |
133,3 |
54,7 |
54,8 |
53,0 |
48,8 |
47,9 |
TE1,3 |
1,7 |
1,26 |
1,0 |
1,29 |
1,41 |
2,01 |
2,23 |
2,06 |
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
Гусев А.И. ТУРМАЛИН В ГРАНИТОИДАХ ГОРНОГО АЛТАЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 3-4. – С. 627-631;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=8947 (дата обращения: 17.08.2024).