Минералы скаполитсодержащих пород Ильменогорского комплекса
Е. В. Дубинина, П. М. Вализер
Ильменский государственный заповедник им. В. И. Ленина УрО РАН
helenkol@ilmeny.ac.ru, valizer@ilmeny.ac.ru
Скаполитсодержащие породы в ильменогорском комплексе приурочены к зонам тектонических контактов метаморфических образований и массивов гранитогнейсовых-гранитных, миаскитовых, ультраосновных и основных пород. Они представлены отдельными прослойками, прожилками, линзами или зонами протяженностью до нескольких сотен метров и мощностью от десятков сантиметров до первых метров.
Скаполитсодержащие породы в Ильменогорском комплексе являются среднетемпературными метасоматит-бластомилонитами, о чем свидетельствует их текстурно-структурные особенности в комплексе, термодинамические (650√336°С и 1√5 кбар) параметры и флюидный режим процесса скаполитизации. По времени проявления процесс скаполитизации может быть соотнесен с образованием корундовых пегматитов (180√220 млн. лет), то есть скаполитовые породы образованы в результате поздних метасоматических процессов формирования ильменогорского комплекса [3].
Аналогичный процесс скаполитизации (с мейонитовой составляющей 78√86 %) широко проявлен в пределах Чернорудской зоны Приольхонья, Зап. Прибайкалье. Зона сложена основными кристаллосланцами, кварцитами, мраморами, метаультрабазитами и незначительно развитыми мигматитами и гранитоидами. Миццонит-мейониты развиты на контакте алюмосиликатных пород основного состава и кальцитовых мраморов на о-вах Баракчан и Земогай в Малом море. Породы данной зоны метаморфизованы в условиях гранулитовой и верхов амфиболитовой фации метаморфизма [5].
При изучении процесса скаполитизации основных пород в ильменогорском комплексе: амфиболиты √ амфибол-плагиоклаз-пироксеновые √ амфибол-пироксен-плагиоклаз-скаполит-эпидотовые и пироксен-гранат-скаполит-плагиоклазовые породы √ пироксен-скаполитовые породы, а именно их структурного положения, петрографического и минералогического состава пород, особенностей состава, зональности и структуры минералов выявлено, что происходит изменение химического и минерального состава пород и изменение состава ╚сквозных╩ минералов √ плагиоклаза и амфибола. Новообразованные минералы представлены: диопсидом, гранатом и скаполитом. Второстепенные и редкие √ эпидотом, гиалофаном и другими минералами.
Скаполит является главным минералом скаполитсодержащих пород. В амфиболитах скаполит представлен миццонитом (Ме63-65), он замещает плагиоклаз ╧ 35√40 и находится в парагенезисе с пироксеном (салитом и диопсидом) [4]. В переходных разностях скаполит по мейонитовой компоненте (78√86 %) соответствует ряду миццонит-мейонит, находится в минеральной ассоциации с пироксеном, плагиоклазом, гранатом, эпидотом и гиалофаном. Отмечается скаполит с высоким (0.35√0.44 форм. ед.) содержанием натрия и колебаниями содержаний хлора (0.43√0.64 мас. %) и серы (1.47√1.64 мас. %); в пироксен-скаполитовых породах содержание хлора 0.61 мас. % и серы 0.58 мас. %. Для скаполитов такое количество хлора является повышенным, а серы √ пониженным. ИК-спектры скаполитов характеризуются полосами поглащения 1200, 1020 см-1. Рентгеноструктурный анализ показал характерные для мейонита межплоскостные расстояния 3.030√3.457 Å.
Обычно высокосернистые природные скаполиты √ малохлористые, то есть сера (SO4) занимает в структуре скаполита место хлора. Такие мейониты, наряду с миццонитами, отмечены в ксенолитах гранатовых гранулитов из оливиновых нефелинитов Мак-Брайда (пров. Квисленд, Австралия) в ассоциации с пироксеном, гранатом и плагиоклазом; в двупироксеновых гранулитах (трубки Делегат и Бингара, Вост. Австралия) в равновесии с плагиоклазом. Богатые сульфатной составляющей миццонит-мейониты являются стабильными первичными минералами гранат-пироксен-роговообманково-скаполитовых гнейсов района Мампонг и Шай-Хилл (Гана). Минералы этой ассоциации (кальцийсодержащий пироп-альмандин, омфацит, рутил) характерны для гранулитовой и эклогитовой фаций регионального метаморфизма. Скаполит гранат-пироксен-роговообманково-скаполитовых гнейсов образовался в условиях, переходных от амфиболитовой к эклогитовой фации метаморфизма, за счет реакций с ранее существовавшими минералами, содержащими сульфидную серу и углекислоту, при высокой температуре и интенсивном ориентированном давлении [3].
Пироксен по химическому составу изамфиболитов амфибол-плагиоклаз-пироксеновых √ амфибол-пироксен-плагиоклаз-скаполит-эпидотовых и пироксен-гранат-скаполит-плагиоклазовых √ пироксен-скаполитовых пород отвечает диопсиду, различается по форме кристаллов. В амфибол-плагиоклаз-пироксеновых породах пироксен представлен короткопризматическими кристаллами и в срастании с амфиболом, характеризуется колебаниями содержаний: кремния (1.88√1.96 форм. ед.), кальция (0.84√0.92 форм. ед.), алюминия (0.08√0.16 форм. ед.), натрия (0.07√0.16 форм. ед.) и железистости (28√36 %). В кристаллах диопсида регистрируется увеличение содержания алюминия и натрия при уменьшении содержания кальция от центра к периферии. В плагиоклаз-пироксен-амфибол-эпидот-скаполитовых разностях отмечены крупные зерна, размером 0.6-0.8 см в лейкократовых и более мелкие (до 0.1 мм) в меланократовых полосах. На границе с кристаллами амфибола кристаллы пироксена имеют неровные, ╚рваные╩ очертания зерен. Для его состава характерно невысокое содержание натрия (< 0.05 форм. ед.), колебание содержания кремнезема (1.92√2.00 форм. ед.), алюминия (0.07√0.17 форм. ед.) и железистости (F = 38 %). Пироксен в пироксен-гранат-скаполит-плагиоклазовых породах имеет короткостолбчатые призматические кристаллы, граничит с округлыми зернами плагиоклаза и скаполита, имеет высокую железистость (F = 44√60 %) и повышенное (3.1 мас. %) содержание марганца. В кристаллах пироксена наблюдаются включения мелких зерен граната. Для пироксен-скаполитовых пород характерен низкожелезистый (F = 38 %) диопсид с содержанием кальция около 1 форм. ед. и отсутствием натрия.
Диопсид из пород (амфиболитов, амфибол-плагиоклазовых, пироксен-скаполитовых и других пироксенсодержащих пород) ильменогорского комплекса аналогичен по составу метасоматическому клинопироксену, встреченному в двупироксеновых кристаллосланцах с биотитом, эндербитах с амфиболом и гранатовых и плагиоклазовых амфиболитах тараташского комплекса.
Гранат в скаполитсодержащих породах представлен четырьмя минеральными видами ╚Mn╩-Са-альмандином, альмандин-гроссуляром, ╚Mn╩-альмандин-гроссуляром и Mn-альмандин-гроссуляром, с вариацией компонентного состава (мол. %): пиропового до 5, альмандинового √ от 22 до 35, спессартинового до 19, кальциевого √ от 54 до 75. Гранаты в амфибол-гранат-плагиоклазовых породах отвечают ╚Mn╩-Са-альмандину (Py17.8Alm46.3Sp9.3Ca-comp21.1), неоднородны, по содержанию пиропового, альмандинового и кальциевого компонентов являются реликтовыми. Гранаты в амфибол-гранат-пироксен-плагиоклазовой породе представлены минеральными видами: ╚Mn╩-альмандин-гроссулярами (Py1.2Alm30.1Sp5.6Ca-comp63.2) и Mn-альмандин-гроссулярами (Py0.9Alm25.4Sp11.7Ca-comp61.4). В кристаллах ╚Mn╩-альмандин-гроссуляра регистрируется регрессивная зональность, выраженная в увеличении количества марганца от центра (3.1 мол. %) к краю (5.8 мол. %) зерна, при уменьшении железа. Mn-альмандин-гроссуляр характеризуется прогрессивной зональностью, выраженной в убывании содержания марганца от центра (11.2 мол. %) к краю (9.6 мол. %) зерна. Более высоким содержанием (2.6 мол. %) магния. Гранаты в гранат-пироксеновой породе представлены двумя разновидностями: Mn-альмандин-гроссулярами (Py0.6Alm21.9Sp13.6Ca-comp63.9) и альмандин-гроссулярами (Py2.4Alm27.1Sp0.8Ca-comp69.8). Mn-альмандин-гроссуляр имеет прогрессивную зональность по марганцу, при незначительной вариации остальных компонентов. Альмандин-гроссуляр характеризуется регрессивной зональностью по магнию, при увеличении содержания кальциевой компоненты от центра (60.6 мол. %) зерна к краю (65.3 мол. %).
Железо-кальциевые гранаты необычны по химическому составу и редко встречаемы. Гранаты спессартин-альмандин-гроссулярового состава и прогрессивной зональностью (с √ Alm32.0Sp22.0Ca-comp43.0, i √ Alm46.0-51.0Sp7.0-10.0Ca-comp40.0, r √ Alm42.0Ca-comp53.0) определены в гранитоидах, инъекционных мигматитах и двуслюдяных плагиогранито-гнейсах Свободненского массива на Приполярном Урале [2]. Близкого состава марганецсодержащие альмандин-гроссуляры и гроссуляр-альмандины характерны для пород меланжа верхней серии максютовского комплекса на Южном Урале: марганецсодержащие альмандин-гроссуляры (с √ Py3.4Alm44.8Sp6.8Ca-comp46.4, r √ Py4.4Alm42.1Sp7.3Ca-comp46.1) из гранат-клиноцоизит-фенгит-хлоритовых пород, марганецсодержащие гроссуляр-альмандины √ альмандин-гроссуляры (с √ Py3.4Alm58.5Sp4.0Ca-comp34.1, r √ Py3.1Alm40.9Sp7.5Ca-comp48.5) из гранат-хлоритовых пород и альмандин-гроссуляры (Alm35.1Sp1.8Ca-comp63.1) из гранат-пумпеллитовых пород [1].
Плагиоклаз присутствует во всех типах пород от амфиболитов до пироксен-скаполитовых. Для его состава характерно увеличение основности от олигоклаза до лабрадора. В амфиболитах плагиоклаз соответствует олигоклазу ╧ 19; в амфибол-плагиоклаз-пироксеновых породах характеризуется колебаниями анортитовой составляющей от 20 до 30 %, содержит включения магнетита; в плагиоклаз-пироксен-амфибол-эпидот-скаполитовых разностях отвечает андезину (╧ 30√37) с включениями кристаллов апатита, сфена и магнетита; в пироксен-гранат-скаполит-плагиоклазовых породах зерна плагиоклаза по составу представлены несколькими разностями: олигоклазом (╧ 22√25), андезином (╧ 42√44), лабрадором (╧ 58√67); в пироксен-скаполитовых породах он отвечает олигоклазу (╧ 20) с небольшим количеством включений зерен кальцита, развивается совместно с пироксеном.
В амфиболитах ╚первичный╩ амфибол по составу отвечает калиевому гастингситу: Si4+ = 5.80√6.03 форм. ед., (Na+K)A = 0.63√1.00 форм. ед., K = 0.45√0.49 форм. ед., F (железистость)[1] = 62√65 %. Кристаллы гастингсита неоднородны по составу, регистрируется уменьшение содержания натрия и кальция и увеличение кремнезема от центра к периферии зерна. В амфибол-плагиоклаз-пироксеновых породах амфибол соответствует минеральным видам серий гастингсит√паргасита и горнблендита: магнезиогастингсит√гастингситу: Si4+ = 5.99√6.05 форм. ед., Ca = 1.82√1.94 форм. ед., (Na+К)А = 0.54√0.67 форм. ед., К= 0.36√0.41 форм. ед., F = 53√68%; горнблендит-гастингситу (здесь и далее по тексту: с √ центр зерна, r √ край зерна): с √ Si4+ = 6.92 форм. ед., Ca = 1.82 форм. ед., (Na+К)А = 0.19 форм. ед., К = 0.18 форм. ед., F = 55 %; r √ Si4+ = 5.88 форм. ед., Ca = 1.86 форм. ед., (Na+К)А = 0.64 форм. ед., К = 0.37 форм. ед., F = 80 % и горнблендиту: Si4+ = 6.38√6.87 форм. ед., Ca = 1.67√1.76 форм. ед., К = 0.08 форм. ед., F = 45 %. В интенсивно скаполитизированных породах (плагиоклаз-пироксен-амфибол-эпидот-скаполитовых разностях) амфибол по составу отвечает магнезиогастингситу: Si4+ = 5.80√5.90 форм. ед., Ca = 1.81√1.86 форм. ед., (Na+К)А = 0.60√0.85 форм. ед., К = 0.22√0.24 форм. ед., F = 47 % и гастингситу (Si4+ = 6.00√6.27 форм. ед., Ca = 1.76√1.87 форм. ед., (Na+К)А = 0.42√0.82 форм. ед., К = 0.29√0.33 форм. ед., F = 62√64 %; с высоким (0.53√0.77 форм. ед.) содержанием натрия. Эпидот (F = 35√36 %) является вторичным минералом, продуктом замещения полевых шпатов (олигоклаза, лабрадора).
Гиалофан определен в амфибол-плагиоклаз-пироксен-гранат-скаполитовой породе и представлен очень мелкими округлыми или удлиненными в виде вростков в скаполите зернами. Химический состав гиалофана характеризуется вариацией содержания алюминия (18.16√21.31 %), кальция (1.24√2.24 %), калия (1.79√2.80 %) и бария (16.62√20.14 %).
Гиалофаны встречаются в ассоциации с марганцевыми или железо-марганцевыми породами. Классическим месторождением ги╜алофана с содержанием ВаО 7-12 % в ассоциации с цельзианом является марганцевая шахта Якобсберг, Вермланд, Швеция. Гиало╜фан с 10-12 % ВаО описан из шахты Сьёгруван, Вестманланд, Шве╜ция и с 5.6-12.0 % ВаО √ в Лонгбан, Шве╜ция В Слюдянском районе, Южн. Прибайкалье, гиалофаны характерны для одного из типов магнезиальных скарнов √ ╚флогопитоносных лестничных жил╩, секущих кристаллические сланцы и залега╜ющие в них гранит-пегматиты, контактовые метасоматиты и эндоскарны, в ассоциации с апатитом, скаполитом и паргаситом. В метаморфогенных образованиях и пегматитах Украинского щита гиалофаны с 5.49 и 18.27 % ВаОнайдены в ассоциации с цельзианом. Установлен гиалофан и в кварцевых жилах, секущих палеозойские серицитовые, хлоритовые и амфиболитовые сланцы Заградского потока в Бусовиче, Босния, его состав здесь не сильно варьирует: 17.02 и 18.31 % ВаО и 19.01 % ВаО.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ-Урал (проекты ╧ 04-05-96069 и ╧ 04-07-96013).
Литературы:
1. Вализер П. М. Верхняя серия максютовского комплекса: метаморфизм // Уральский минералогический сборник ╧ 12. Миасс: ИМин УрО РАН, 2002. С. 191√204.
2 .Варламов Д. А., Соболева А. А. Необычные гранаты из гранито-гнейсов ядра Хобеизской антиклинали (Приполярный Урал) // Теория, история, философия и практика минералогии: Мат-лы IV Международного минералогического семинара √ Сыктывкар: Геопринт, 2006. С. 102-103.
3 .Дубинина Е. В., Вализер П. М. Гранат из скаполитсодержащих пород Ильменогорского комплекса (Ю. Урал) // Минералогические музеи: Мат-лы V Международного симпозиума √ Спб: 2005. С. 110-111.
4. Левин В. Я. Щелочная провинция Ильменских-Вишневых гор (формация нефелиновых сиенитов Урала). М.: Наука, 1974. 222 с.
5. Минералы: Справ. √ М.: Наука, Т. 5: Каркасные силикаты. Вып. 2: Фельдшпатоиды // Гл. ред. Г. Б. Бокий, Б. Е. Боруцкий; Отв. ред. Н. Н. Мозгова, М. Н. Соколова. √ 2003. С. 283√374.
[1] F=(FeO+MnO)/(FeO+MnO+MgO)*100%
зеркало на сайте "Все о геологии"
зеркало на сайте "Все о геологии"