Состав магм и генезис карбонатсодержащих ийолитов щелочного карбонатитового комплекса Белая Зима (Восточный Саян, Россия):

данные изучения расплавных включений.

И.А.Андреева, В.И.Коваленко

ИГЕМ РАН

На основе метода исследования расплавных включений с использованием электронного и ионного микроанализа изучены состав, эволюция и условия образования магм, участвующих в формировании щелочных и рудоносных пород карбонатитового комплекса Белая Зима  (Восточный Саян, Россия).

Зиминский рудный район √ один из уникальных редкометальных районов России. Он включает ряд месторождений Nb, Ta, TR, U, Pb, Zn и P, образующих Восточно-Саянскую провинцию ультраосновных щелочных пород и карбонатитов. Белозиминский массив является одним из крупнейших ниобиевых месторождений этой провинции. В строении массива принимают участие разнообразные силикатные, силикатно-карбонатные и карбонатные породы (породы якупирангит-мельтейгит-ийолит-уртитового ряда, нефелиновые и щелочные сиениты, мелилитолиты, пикриты, карбонатиты, включающие как ранние безрудные, так и рудоносные (Nb) карбонатиты).

Первичные расплавные и сосуществующие с ними кристаллические включения установлены в нефелине карбонатсодержащих ийолитов массива Белая Зима. 

В числе кристаллических включений диагностированы диопсид, амфибол (?), перовскит, калиевый полевой шпат,  апатит, кальцит, пирротин и магнетит. Изученные расплавные включения полностью раскристаллизованы. Среди кристаллических дочерних фаз этих включений установлены диопсид, флогопит, апатит, кальцит, магнетит, а также редкий силикат кальция - куспидин, содержащий до 9 мас. % фтора. Важной особенностью минерального состава расплавных включений является присутствие в числе дочерних фаз кальцита, как правило, занимающего ~ 25-30 % всего объема включения.

            Термометрические опыты с расплавными включениями в нефелине показали, что полная гомогенизация включений с растворением газовой фазы осуществляется при температуре 1120-1130^оС.

Изучение химического состава стекол гомогенизированных расплавных включений в нефелине ийолитов выявило существенные вариации в содержаниях SiO₂ - от 36 до 48 мас. %, Al₂O₃ √ от 9 до 21 мас. %, СаО √ от 8 до 25 мас. % и MgO √ от 0.6 до 7 мас. %. Все изученные расплавы характеризуются высокими концентрациями окислов щелочных элементов, в сумме составляющими от 7 до 16 мас. %, с существенным преобладанием Na₂O над К₂О. По данным ионнозондовых определений содержание воды в расплавах в среднем не превышает первых десятых доли процента. При этом, дефицит в сумме компонентов составляет до 5 мас. %, что позволяет предположить высокую концентрацию в расплаве СО₂. Присутствие кальцита в минеральном составе расплавных включений подтверждает это предположение.

Исследование редкоэлементного состава стекол гомогенизированных расплавных включений методом вторично-ионной масспектрометрии, а также пород (метод ICP-MS), слагающих Белозиминский массив, включая ийолиты, нефелиновые сиениты, рудные и безрудные карбонатиты, показало, что породы массива и расплавные включения имеют близкие характеристики распределения элементов-примесей относительно состава примитивной мантии. Главной особенностью изученных расплавных включений являются крайне высокие содержания в них Nb и Zr. Содержания Nb во включениях составляют 650-1075 ppm, а в некоторых включениях достигают 2 мас. %. Концентрации Zr варьируют в интервале 500 - 1200 ppm и в отдельных включениях достигают 1 мас. %. Стекла расплавных включений обогащены также Ta и Th, легкими редкоземельными элементами и обеднены Ti и Hf. В целом, эти же особенности сохраняются и для пород.

            Результаты изучения расплавных включений в минералах карбонатсодержащих ийолитов, а также анализ состава серии щелочных и рудоносных пород Белозиминского массива, позволяют предположить участие процессов кристаллизационной дифференциации и силикатно-карбонатной жидкостной несмесимости в их формировании.

На основе полученных данных о редкоэлементном составе стекол гомогенизированных расплавных включений, а также разнообразных щелочных пород и карбонатитов, оценен в первом приближении состав мантийных источников, участвующих в образовании ассоциации пород щелочно-карбонатитового комплекса Белая Зима. Источником для щелочных пород и карбонатитов является деплетированная мантия, испытавшая интенсивный метасоматоз. Главными агентами мантийного метасоматоза предполагаются карбонатные расплавы, обогащенные натрием и кальцием.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ ( Грант 05-05-64055).