Автор: Федькин Алексей Валентинович
Название работы: Геохимическая эволюция и расслоенность литий-фтористых гранитов танталовых месторождений Орловка и Этыка Восточного Забайкалья
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 04.00,08 - петрография, вулканология
Классификационный индекс:
Ведущая организация:
Руководитель:
Оппонент:
Место защиты: Москва
Дата защиты:
Издательство: Москва
Количество страниц: 160
Язык: русский
Содержание работы:
1. Геология гранитоидов Орловки и Этыки.
2. Геохимические и петрологические особенности редкометальных гранитов и связанных с ними расслоенных тел
2.1. Петрография и минералогия изучаемых
2.1.1. Структурно-текстурные особенности гранитов
2.1.2. Минералогия литий-фтористых гранитов месторождений Орловка и Этыка
2.2. Геохимическая дифферециация литий-фтористых гранитов месторождений Орловка и Этыка в связи с накоплением редких металлов
2.3.Генезис расслоенных пород по данным изучения расплавных и флюидных включений
2.4. Кристаллизация расслоенных пород гранитного состава на месторождениях Орловка и Этыка
2.4.1. Существующие представления о происхождении полосчатых текстур в гранитах
2.4.2. Механизмы формирования расслоенных тел в гранитах Орловки иЭтыки
3. Экспериментальное исследование физико-химических параметров эволюции гранитных систем с фтором.
3.1.Наликвидусная эволюция и эффект переохлаждения в гранитных расплавах в присутствии фтора и фосфора с образованием полосчатых текстур.
3.1.1 Использование Li-F гранита в качестве исходного материала.
3.1.2 Использование нормального биотитового гранита в качестве исходного материала.
3.2.Оценка влияния фтора на кристаллизацию гранитного расплава в краевой альбит-ортоклазовой системе.
3.3 Есть ли аналогия экспериментально воспроизведенных структур с изученными природными объектами.
|
Реферат:
Актуальность исследований. Явление магматической расслоенности в гранитоидах является в настоящее время одной из наиболее актуальных тем магматической петрологии (Повилайтис
1990, Webber et al. 1997, Morgan & London 1999). Это связано с многообразием полосчатых гранитных текстур и недостатком теоретических и экспериментальных данных для развития
универсальных моделей расслоения. В данной работе детально рассматриваются строение и состав расслоенных пород гранитного состава и связь их формирования с общей дифференциацией
гранитной магмы и оруденением на примере Орловского и Этыкинского массивов Восточного Забайкалья.
До сих пор эти месторождения изучались в свете взаимоотношений разных минералогических типов и их геохимические и петрологические особенности (Коваленко 1977, Бескин и
др. 1994, Гребенников 1995). Однако, не проводилось детального рассмотрения расслоенных пород с высокими концентрациями рудных компонентов и их связи с общей эволюцией гранитных
комплексов, чему и посвящена данная работа.
Экспериментальное развитие этого направления крайне интересно с точки зрения получения новых данных при конкретных условиях и сравнения их с результатами по численному
моделированию (Балашов, Зарайский, в печати) и детальному геохимическому и петрографическому исследованиям, составляющими основную часть диссертации. Полученные к настоящему
моменту предварительные экспериментальные данные позволят создать универсальную методику моделирования ритмично-полосчатых текстур, характерных для обогащенных летучими компонентами
и редкими металлами конечных дифференциатов гранитной магмы.
Цель и задачи исследований. Основной целью данного исследования является установление генезиса и механизма кристаллизации расслоенных гранитных тел на танталовых месторождениях
Орловка и Этыка Восточного Забайкалья и их связи с редкометальным оруденением. Были поставлены следующие задачи:
Построение геохимических трендов, могущих прояснить последовательность кристаллизации Li-F гранитоидов Орловки и Этыки во взаимосвязи с обычными гранитами соответственно
Хангилайского и Олдандинского массивов.
Определение минеральных соотношений отдельных зон в расслоенных аплитовидных гранитах; петрографическое исследование характерных для литий-фтористых гранитов магматических
структур.
Оценка физико-химических параметров образования расслоенных пород и связанного с ними танталового оруденения.
Экспериментальное изучение эволюции гранитных систем с повышенными концентрациями фтора и фосфора и моделирование образования полосчатых текстур.
Научная новизна работы. Выявлена связь магматической дифференциации гранитной магмы с формированием расслоенных гранитных пород и оруденением на танталовых месторождениях
Орловка и Этыка. Экспериментально и теоретически оценено влияние фтора и фосфора на расслоение в магматических системах на примере изучаемых комплексов.
Практическая значимость. Показано, что литий-фтористые граниты формируются на наиболее поздних стадиях магматической дифференциации, характеризующихся накоплением высоких
концентраций редких элементов, таких как Та, Nb, Pb, Sn, Li, Rb и др. Поскольку полосчатые гранитные текстуры, как и редкометальное оруденение, сосредоточены в апикальных
частях гранитных куполов и непосредственно связаны между собой, изучение наиболее дифференцированных разновидностей литий-фтористых гранитов, в частности расслоенных тел,
может служить ключом для выявления механизмов рудонакопления на конечных этапах магматической эволюции.
Основные защищаемые положения.
Геохимические особенности исследованных гранитных комплексов позволили на базе вовлечения в аналитику большего, чем ранее, числа компонентов подтвердить единый тренд
дифференциации: биотитовые граниты - лейкограниты - литий-фтористые граниты, включающие расслоенные аплитовидные разновидности (разделы 2.3.2 и 2.4).
Определяющим условием образования танталовых месторождений Орловка и Этыка служила глубокая дифференциация безрудного гранитного расплава, в процессе которой остаточный
гранитный расплав обогащался Ta, Nb, Li, Rb, Pb, Mo, Na, F и обеднялся Ca, Ba, Sr, K, P, РЗЭ. Главными показателями степени магматической дифференциации помимо концентрирования
редких металлов являются:
a) Zr/Hf фракционирование: высокие значения этого отношения (25-30) соответствуют безрудным гранитным породам, тогда как низкие значения (5) отвечают наиболее высокодифференцированным
литий-фтористым гранитам, включая их расслоенные аплитовидные разновидности (раздел 2.3.2);
б) повышенные содержания F, Li, Si в слюдах и Rb, Pb в полевых шпатах (раздел 2.4).
Геохимические и экспериментальные данные позволяют предположить в качестве наиболее вероятных следующие механизмы расслоения в жильных телах гранит-аплитов и пегматит-аплитов
месторождений Орловка и Этыка, (разделы 2.3, 2.5, 2.6, 3):
a) осцилляция флюидного давления при дегазации кремнекислого силикатного расплава;
б) попеременное пересыщение остаточного расплава избыточными компонентами на фронте кристаллизации;
в) спинодальный распад в условиях неравновесной кристаллизации.
Впервые экспериментально доказана определяющая роль фтора и фосфора в образовании ритмично-полосчатых текстур при кристаллизации высокодифференцированных гранитных расплавов
в условиях значительного переохлаждения (раздел 3).
Фактическая основа и методы исследований. Образцы гранитов и вмещающих пород из забайкальских месторождений тантала Орловка и Этыка (всего около 300), преимущественно
мелкозернистых слоистых разновидностей, отобранных в 1996 г. (частично в 1977 г.) в полевых условиях Г.П. Зарайским, Ю.Б. Шаповаловым, А.М. Аксюком, В.Ю. Чевычеловым и И.П.
Ивановым послужили исходным материалом. Штуфы расслоенных разновидностей распиливались, полировались, сравнивались, классифицировались, изучались, фотографировались. Из них
извлекались характерные фрагменты, подвергавшиеся далее отдельному рассмотрению в шлифах, анализу разными методами. В основу понимания геологической позиции отобранных образцов
помимо личных наблюдений положены геологические материалы И.Н. Тимофеева, Л.Г. Фельдмана, С.М. Бескина, В.В. Матиаса, А.М. Гребенникова, И.И. Курсинова А.Е. Цыганова и др.,
опубликованные в журналах Петрология (1994, N 1) и Геология рудных месторождений (1994, N 4), а также в книге "Редкометальные граниты и проблемы магматической дифференциации".
Полученные геохимические данные, трансформированные в диаграммы, послужили основой самостоятельных петрологических выводов, которые сравнивались с выводами предшественников.
Эксперименты проводились на гидротермальных установках высокого давления, газовых бомбах с внутренним нагревом (ИЭМ РАН) и автоклавах с быстрой закалкой (rapid quench autoclaves,
Потсдам, Германия). Продукты экспериментов детально изучались при помощи микрозонда точечными анализами и методом площадного сканирования. Определение валового химического
состава массивных и расслоенных гранитов по зонам проводилось с помощью ICP MS, INAA, XRF, ISE. Составы и зональность слюд, полевых шпатов и топазов анализировались на микрозонде
CAMECA SX-50/SX-100 (Потсдам, Германия), CAMEBAX (ИЭМ РАН, Черноголовка). Наиболее представительные структуры и текстуры гранитов фотографировались в отраженных лучах (CAMECA
SX-100) и в катодолюминесцентном свете на сканирующем электронном микроскопе Zeiss DSM962 (Потсдам, Германия). Выполнено около 2500 микрозондовских анализов минералов гранитовых
пород месторождений Орловка, Этыка и Спокойнинское.
Личный вклад автора. Автором выполнялись описанные выше работы со штуфами и пробами каменного материала, в том числе исследования в шлифах порфировидных вкрапленников
породообразующих минералов. Им же проводилось построение и интерпретация геохимических диаграмм. Часть аналитических работ также проводилась автором. Так валовый анализ фтора
выполнялся им ионно-селективным методом в геохимической лаборатории Геологического Центра в Потсдаме. Микрозондовские анализы минералов пород в некоторых шлифах, а также экспериментальных
продуктов проводились автором в том же Центре и в ИЭМ РАН в Черноголовке. Лично автором проведены эксперименты по изучению системы Ab-Or-HF-H2O и совместно с Н.И. Безменом
и Г.П. Зарайским - по моделированию полосчатых текстур. Решению поставленных задач способствовала экскурсия автора в карьер Орловского месторождения летом 1999 года для личного
ознакомления с проявлениями полосчатых текстур в литий-фтористых гранитах.
|
Библиография:
1. Аксюк А.М., Федькин А.В., Зельтманн Р. Слюды и оценки концентраций фтора в рудообразующих флюидах танталовых месторождений Орловка и Этыка, Восточное Забайкалье. // Тез. докл. На Междунар. Конфер. "Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород" С.-Петербург, 1998, сс. 58-59. 2. Чевычелов В.Ю., Зельтманн Р., Аксюк А.М., Шатов В.В., Федькин А.В., Зарайский Г.П. Сравнительная геохимия породообразующих, редких и рассеянных элементов в гранитах и породах полосчатого комплекса танталовых месторождений Орловка и Этыка, Вост. Забайкалье. // Тез. докл. На Междунар. Конфер. "Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород" С.-Петербург, 1998, сс. 147-148. 3. Зарайский Г.П., Аксюк А.М., Зельтманн Р., Федькин А.В. Эволюция редкометальных гранитов и величина отношения Zr/Hf как показатель степени кристаллизационной дифференциации. Петрография на рубеже XXI века: итоги и перспективы. Второе Всероссийское петрографическое совещание, Сыктывкар, 27-30 июня 2000 г., сс. 47-50. 4. Aksyuk A.M., Fedkin A.V., Seltmann R. Micas from granites of the Orlovka and Etyka tantalum deposits and estimations of HF concentrations in endogenic fluids. // Experiment in Geosciences, 1999, Vol. 8, N 1, pp. 42. 5. Bezmen N.I., Fed'kin A.V., Zaraisky G.P. Experimental study of phosphorus and fluorine influence on the superliquidus differentiation of granite melts: Preliminary data. // Experiment in Geosciences, 1999, Vol. 8, N 1, pp. 49-53. 6. Fedkin A., Melzer S., Seltmann R., Zaraisky G. Experimental studies of the Ab-Or binary system under H2O-HF fluid pressure. Experiment in Geosciences Mag. (в печати). 7. Fedkin A., Seltmann R., Rhede D., Zaraisky G., and Bezmen N. Reaction of a granitic melt with fluorine and phosphorus enriched fluids at H-O-C conditions. In: Mineral Deposits: Processes to Processing, Stanley et al. (eds) 1999 Balkema, vol. 1, Rotterdam, pp. 349-352. 8. Fed'kin A.V., Seltmann R., Zaraisky G.P. Geochemical evolution trends characterizing line rock formation in the Orlovka and Etyka tantalum deposits, Eastern Transbaikalia. Abstr. Intern. Meeting "Problems of Geneis of Magmatic and Metamorphic Rocks" S.-Peterb. 1998, pp. 144-145. 9. Fedkin A., Seltmann R., Zaraisky G., and Bezmen N. Experimental study of the effect of fluorine and phosphorus on layering in Li-F granites. Eighth International Symposium on Experimental Mineralogy, Petrology and Geochemistry (EMPG VIII), Bergamo, Italy, 16-19 April 2000, vol. 5, no. 1, p. 33. 10. Reyf F., Seltmann R., Zaraisky G., and Fedkin A. Inclusion derived data on features of tantalite-saturated melt and its responsibility for the formation of the Orlovka tantalum deposit, Transbaikalia. Terra Nostra 99/6 ECROFI XV, June 21-24, 1999, GeoForschungsZentrum Potsdam, Germany, pp. 250-252. 11. Seltmann R., Aksyuk A.A., Fedkin A.V., and Zaraisky G.P. Geochemical evolution trends characterizing pegmatite-aplite and line rock formation related to Li-F granites in the Orlovka and Etyka tantalum deposits, Eastern Transbaikalia, Russia. // Ber. DMG Bh. Europ. J. Miner. 1998, Vol.10, p. 271. 12. Seltmann R. Taylor B., Aksyuk A., Fedkin A., Reyf F., Shatov V., Zaraisky G.P. Line rock formation in the Orlovka and Etyka tantalum deposits, Eastern Transbaikalia. // 17th General IMA Meeting, (abstr.), Toronto, 1998, p. A148. 13. Seltmann R., Zaraisky G.P., Aksyuk A.M., Fedkin A.V., Shatov V.V. Amazonite in layered granites of the Orlovka and Etyka Ta deposits and its relation to magmatic-hydrothermal ore deposition. International Symposium "Physico-chemical aspects of endogenic geological processes" devoted to the 100-anniversary of D.S. Korzhinskii. Moscow 1999, pp. 136-138. 14. Zaraisky G., Aksuk A., Seltmann R., Shatov V., Fedkin A. Phosphorus in granites associated with W-Mo, W-Sn, and Ta-Nb mineralization. Acta Universitatis Carolinae - Geologica 1998, Vol.42, No.1, pp.194-199. (Proc. of the Intern. Conf. "Genetic Significance of Phosphorus in Fractionated Granites" IGCP Project No.273, Sept.21-24, 1998, Perslak, Czech Republic).
|
|
