*ИГЕМ РAН, **ГЕОХИ РAН.
Были проанализированы титаномагнетиты в Хибинском плутоне в вертикальном разрезе в интервале глубин 450 √ 750 метров. Составы титаномагнетитов существенных вариаций не обнаруживают. В большинстве случаев титаномагнетиты гомогенны. Содержание ТiО2 в них в большинстве случаев близко к 19 мас %, а максимальное значение достигает 29 % (85 % ульвёшпинелевого минала). Мы оценили значения fО2 для интервала магматицческих температур (850 √ 950оС - Когарко, 1977), рассчитывая пределы устойчивости титаномагнетитов, наблюдаемого состава. Верхний предел летучестей кислорода отвечает окислению улвёшпинелевого компонента с образованием ильменита и титаномагнетита с более низким содержанием титана, согласно следующей реакции:
3 Fe2TiO4 + ½ O2
= 3 FeTiO3 + Fe3O4
Расчёты, основанные на термодинамических моделях титаномагнетитового и ильменитового твёрдых растворов (Sack and Ghiorso, 1991) показали, что граничные значения DQMF для титаномагнетита с 19% TiO2 равны 0.3 (950oC)÷ √0.27 (850oC), а для 29% TiO2 эти значения составляют √1.69 (950oC) ÷ √2.22 (850oC) (DQMF = log10(fO2(rock)/fO2(QMF), где QMF - кварц - фаялит - магнетитовый буфер).
Нижние границы fO2 стабильности титаномагнетита в силикатной породе отвечают восстановлению компонента Fe3O4 с образованием фаялита и титаномагнетита с более высоким содержанием TiO2. Для нефелиновых сиенитов эти значения могут быть получены из fO2(QMF) с внесением поправок на aSiO2 и aFe3O4. Значения aSiO2 были получены из константы равновесия реакции
NaAlSiO4 + 2 SiO2 = NaAlSi3O8
с подстановкой активностей нефелинового и альбитового компонентов с учётом составов нефелина и калиевого полевого шпата в хибинских нефелиновых сиенитах. Для этого использовались избыточные термодинамические функции каркасных силикатов (Perchuk et al., 1991). Значения aFe3O4 для титаномагнетита рассчитаны из опубликованной термодинамической модели твёрдых растворов окисных фаз (Sack and Ghiorso, 1991). Рассчитанные таким образом нижние пределы DQMF для титаномагнетитов с наиболее часто встречающимися содержаниями TiO2 (19%) равны √2.76 (950oC) и √2.80 (850oC).
Если показатели окислительно-восстановительных условий были более или менее постоянны в пределах всего Хибинского комплекса, верхний предел fO2 будет близок к оценкам для титаномагнетитов с максимальными содержаниями TiO2. В этом случае значения DQMF для магматической стадии эволюции Хибинского комплекса будут близки к √2 ¸ √3. Эти значения сходны с оценками для раннемагматических стадий агпаитовых даек Гардарской провинции, Ю. Гренландия близи Илимауссакского комплекса (Marks and Markl, 2003).
Низкие значения fO2 , оцененные для магматической стадии Хибинского комплекса могут объяснить широкое развитие включений углеводородов в этой интрузии и в других щелочных комплексах (Kogarko et al., 1986). Наши расчёты состава газовой фазы в системе С-Н-О при значениях DQMF, равных √ 2 и √3, показывают, что метан и H2 будут появляться в значительных количествах ещё на магматической стадии. Реакции типа Фишера √ Тропша могут произвести дополнительные количества углеводородов при более низких температурах.
References
Kogarko L.N. (1977)
Problems of the genesis of agpaitic magmas (in Russian). Nauka Publishers,
Moscow.
Kogarko L. N.,
Kosztolanyi C., and Ryabchikov I. D. (1986) Geochemistry of the reduced fluid
of alkaline magmas (in Russian). Geokhimiya,
1688-1695.
Marks M. and Markl G.
(2003) Ilímaussaq 'en miniature': closed system fractionation in an
agpaitic dyke rock from the Gardar Province, South Greenland (contribution to
the mineralogy of Ilímaussaq no. 117). Mineralogical Magazine 67,
893-920.
Perchuk L. L.,
Podlesskii K. K., and Aranovich L. Y. (1991) Themodynamics of some framework
silicates and their equilibria: application to geothermobarometry. In Progress in metamorphic and magmatic
petrology (ed. L. L. Perchuk), pp. 131-164. Cambridge University Press.
Sack R. O. and Ghiorso M. S. (1991) An internally consistent model for the thermodynamic properties of Fe-Mg-titanomagnetite-aluminate spinels. Contrib. Mineral. Petrol. 106, 474-505.