Автор: Яковлева Ольга Сергеевна
Название работы: Минералогия и генетические особенности глиноземистых фенитов, связанных с агпаитовыми комплексами (на примере Хибинского и Сент-Илерского массивов)
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.05 - минералогия, кристаллография.
Классификационный индекс:
Ведущая организация: Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН)
Руководитель:
доктор геолого-минералогических наук Пеков Игорь Викторович;
Оппонент:
профессор доктор геолого-минералогических наук Ярошевский Алексей Андреевич;
кандидат геолого-минералогических наук Азарова Юлия Владимировна;
Место защиты: ауд. 415, Геологический факультет МГУ
Дата защиты: 2010-12-10 14:30
Издательство: Москва
Количество страниц: 334
Язык: русский
Содержание работы:
Общая характеристика работы.
Глава 1. Методы исследования.
Глава 2. Глиноземистые фениты Хибинского щелочного массива.
Глава 3. Глиноземистые фениты щелочного массива Сент-Илер.
Глава 4. Геохимико-генетические особенности глиноземистых фенитов.
Глава 5. Хромовая минерализация в Хибинском массиве и поведение хрома в глиноземистых фенитах.
Глава 6. Оценка условий формирования глиноземистых фенитов, связанных с агпаитовыми комплексами (по минералогическим данным).
Глава 7. О вероятном протолите глиноземистых фенитов Хибинского массива.
Публикации по теме диссертации.
|
Реферат:
Общая характеристика работы.
Актуальность проблемы. Фениты контактовые метасоматиты щелочных комплексов имеют богатую и своеобразную минералогию. Многочисленные разновидности этих
пород характеризуются
индивидуальными особенностями минерального состава и зачастую очень сильно отличаются друг от друга. Фенитовая формация весьма специфична и в геохимическом
аспекте. В частности,
здесь возникают высокие концентрации, вплоть до промышленных месторождений, целого ряда редких элементов: Nb, Ta, Zr, REE, U и др. Вместе с тем, фениты одна
из наименее
изученных метасоматических формаций (Жариков и др., 1998). По сравнению с другими типами щелочных пород магматическими силикатными, карбонатитами,
пегматитами они тоже
исследованы заметно слабее. Обобщающих публикаций по минералогии фенитов мало, а комплексные работы, связывающие минералогические, петрологические,
геохимические данные для
этой формации, вообще единичны. Недостаточно разработаны вопросы химизма процессов преобразования протолита разного состава при фенитизации. Лишь отдельным
типам фенитов посвящены
крупные публикации; в основном это работы, подготовленные для некоторых объектов по результатам исследований, проводившихся в СССР в 1950-х 1970-х гг
преимущественно под
эгидой редкометальной тематики (Тихоненков, Тихоненкова, 1962; Еськова и др., 1964; Кухаренко и др., 1965; Осокин, 1967; Тихоненкова, 1967; Еськова, 1976;
Евдокимов, 1982).
Настоящая работа посвящена специфическому типу фенитов обогащенным глиноземом щелочным контактовым метасоматитам, связанным с агпаитовыми комплексами. Такие
породы наиболее
широко развиты в Хибинском массиве (Кольский полуостров), где в течение многих лет считались продуктами преобразования докембрийских глиноземистых
метаморфитов, входящих в
состав серии имандра-варзуга (Шлюкова, 1986). В последние годы выдвинут альтернативный взгляд на природу протолита этих фенитов, в качестве которого
предполагаются вулканогенно-терригенные
образования ловозерской свиты палеозойского возраста, и, соответственно, на химизм процессов его изменения (Корчак, 2008; Иванюк и др., 2009). Автором
продолжено изучение
глиноземистых и родственных им фенитов Хибин, крайне разнообразных и зачастую очень необычных по минеральному составу. Обобщение полученных данных вместе с
результатами исследования
практически аналогичных метасоматитов, недавно обнаруженных в щелочном массиве Сент-Илер (Квебек, Канада), позволяют не только более аргументировано говорить
о происхождении
хибинских апоксенолитовых пород, но и в целом охарактеризовать субформацию глиноземистых фенитов.
Цели работы: 1) минералогическая характеристика глиноземистых и близкородственных им контактово-метасоматических пород, связанных с агпаитовыми комплексами,
как основа для
выделения их в качестве самостоятельной ветви (субформации) фенитовой формации; 2) реконструкция, в первую очередь на основе минералогических данных, главных
геохимических
и генетических черт этой субформации: установление характера протолита, выявление стадийности и особенностей химизма процессов его преобразования, оценка
параметров минералогенеза.
Разрабатывались следующие конкретные задачи:
характеристика минеральных ассоциаций глиноземистых и тесно связанных с ними других разновидностей фенитов Хибинского и Сент-Илерского щелочных массивов, их
типизация;
идентификация минералов фенитов и определение их химического состава;
определение валового химического состава главных разновидностей пород;
установление признаков фациальной и стадиальной зональности для различных апоксенолитовых фенитов Хибин, анализ закономерностей эволюции минеральных
ассоциаций;
выявление индикаторных минералов и типоморфных признаков минералов, указывающих на физико-химические условия процесса фенитизации;
локальные палеоминералогические реконструкции;
анализ минералогии и поведения отдельных химических элементов;
сравнительная характеристика глиноземистых фенитов двух массивов Сент-Илера, где протолит известен, и Хибинского, для которого требуется реконструкция
состава протолита.
Фактический материал и методы исследования. Большая часть материала собрана автором в ходе полевых работ 20052008 гг. в Хибинском массиве. Материал из
Сент-Илера предоставлен
Л. Хорватом. Рабочая коллекция состоит из 92 образцов и охватывает широкий спектр пород. Изготовлено 80 аншлифов и прозрачно-полированных шлифов, изучены 104
минерала из Хибин
и 36 из Сент-Илера. Во время полевых и камеральных работ давалась первичная характеристика минеральных ассоциаций. Вся коллекция изучена инструментальными
методами. Получено
более 500 фотографий (оптический и сканирующий электронный микроскопы), свыше 1300 энерго-дисперсионных спектров и около 700 количественных
электронно-зондовых анализов, 430
из которых вошли в работу. Химический состав 14 типичных пород определен рентгено-флюоресцентным методом, для 11 пород выполнено валовое порошковое
рентгенографическое исследование.
При изучении минералов использовалась ИК-спектроскопия.
Научная новизна. Внутри фенитовой формации выделена самостоятельная ветвь (субформация) глиноземистых фенитов, связанных с агпаитовыми комплексами, очень
специфичная в минералогическом
и геохимическом отношениях. Показано, что своеобразие этих метасоматитов обусловлено в основном характером протолита и связано с низкой агпаитностью при
высокой общей щелочности.
Дана характеристика этой субформации, в первую очередь на базе минералогических данных. Для глиноземистых фенитов установлены признаки фациальной и
стадиальной зональности,
предложена общая схема эволюции минералогенеза.
Получен большой объем оригинальных данных по минералогии глиноземистых и родственных им фенитов Хибинского массива. Обнаружен ранее неизвестный Na-аналог
цирконолита, впервые
для России достоверно установлены джайпурит и вестервелдит, а для Хибин тунгстенит, пентландит, самарскит-(Y), гадолинит-(Y), бритолит-(Y), фторфлогопит,
фтораннит, фтормагнезиоарфведсонит,
фторрихтерит, фторкатофорит, магнезиотааффеит-2N2S и гояцит. Впервые изучены глиноземистые фениты массива Сент-Илер, охарактеризована их минералогия,
выявлены главные геохимические
особенности, показано сходство с глиноземистыми фенитами Хибин. Для Сент-Илера впервые описаны хромит, фергусонит-(Ce) и уедаит-(Ce). В Хибинском массиве
обнаружена очень
своеобразная оксидно-силикатная хромовая минерализация, установлено, что хром здесь проявляет необычное поведение, концентрируясь к концу процесса.
Показано, что фениты рассматриваемой субформации в Хибинском массиве развились по ксенолитам глиноземистых и глиноземисто-железистых докембрийских
метаморфитов, из которых
наиболее вероятный претендент на роль протолита архейские метапелитовые образования Центрально-Кольского блока. Впервые для доказательства природы субстрата
глиноземистых
фенитов Хибин, дискутирующейся в течение десятилетий, привлечены прямые аргументы. Анализ минеральных ассоциаций позволил расширить представления об
относительном сродстве
ряда элементов к S2-: уточнен ряд халькофильности металлов в части Mn, W, V, Nb, Cr и Ti.
Практическая значимость. Результаты работы важны для дальнейшего развития минералогии, геохимии и петрологии фенитовой формации. Данные по поведению хрома
при фенитизации,
а также по сравнительной халькофильности металлов представляют интерес для геохимии элементов. Минералогический материал и его генетическая интерпретация
могут быть полезны
при поисках, оценке и изучении редкометальных (Nb, Ta, Zr, REE, U) рудных объектов и проявлений благородного корунда, связанных со щелочными метасоматитами.
Защищаемые положения.
1. Глиноземистые фениты, связанные с комплексами агпаитовых фельдшпатоидных пород, представляют собой особую ветвь (субформацию) фенитовой формации,
характеризующуюся низкой
агпаитностью (Kагп < 1, а часто < 0.5) даже при высокой общей щелочности (иногда >15 мас.% Na2O + K2O). Помимо Al, эти породы обогащены Fe2+ и сильно
обеднены Mg и Ca при
широких вариациях в содержаниях Si, Ti, S. Их основная редкометальная специализация: Nb, Zr, LREE, Sr. Такие особенности геохимии обусловливают и своеобразие
минералогии фенитов
этой субформации. Ее минерал-индикатор герцинит FeAl2O4, сильно обедненный Mg и Fe3+. Пироксены и амфиболы для таких фенитов нехарактерны.
2. Минералогические и геохимические особенности фенитов глиноземистой субформации во многом обусловлены характером протолита, который представлял собой
сиалические породы
метаморфические (Хибины) или интрузивные (Сент-Илер). Протолитом глиноземистых фенитов Хибин послужили ксенолиты докембрийских метапелитовых пород, скорее
всего Центрально-Кольского
блока. Состав протолита определил соотношения в фенитах Al, Fe, Mg, Ca, S, в значительной мере Si, K, Ti и ряда малых компонентов (V, Cr, Ni). Большая часть
Na, F, Cl, редких
металлов и часть K привносились фенитизирующим флюидом, породившим стадиальную зональность фенитов, в первую очередь по содержанию натрия: породы почти без
минералов Na -
породы с альбитом (анортоклазом) без нефелина - породы с нефелином.
3. Глиноземистые фениты Хибин и Сент-Илера образовались в восстановительных условиях, причем в Хибинском массиве степень восстановленности была
экстремальной, что связано
с обогащенностью протолита углеродистым веществом. К воздействию богатых CO2 гидротермальных растворов глиноземистые фениты неустойчивы и легко
карбонатизируются.
4. В глиноземистых фенитах Хибин развита уникальная хромовая минерализация, эволюционирующая с накоплением Cr от оксидно-силикатной (хромистые разновидности
эгирина, слюд,
амфиболов, титанита, кричтонита, цирконолита, ильменита и др.) до оксидной (шпинелиды серии FeTi-хромит CrTi-магнетит). В отличие от минералов щелочных
ультрамафитов Хибин,
Cr здесь связан не с Mg, Al и Ca, а с Fe, Ti, V, Na. Предполагаемый главный источник Cr (и V) мусковит протолита, а подвижность Cr3+ обусловлена высокой
щелочностью флюида.
5. Активность S2- в глиноземистых фенитах Хибин участками достигает уникально высоких для земных объектов величин, в результате чего в сульфиды входят не
только Mn, W, V,
но даже Cr, Nb, Ti. Анализ распределения видообразующих элементов и макропримесей между кислородными соединениями и сульфидами позволил уточнить эмпирический
ряд убывания
сродства металлов к S2- (ряд халькофильности): Cu,Pb,Mo - Zn - Fe - Mn,W,V - Nb,Cr - Ti - Mg,Ca - Al,Be,REE (жирным шрифтом выделена
уточненная часть ряда).
Апробация работы. По теме работы автором сделаны доклады на 6 международных конференциях: 4-м и 5-м Международных симпозиумах Минеральное разнообразие:
исследование и сохранение
(София, 2007, 2009), 6-м Международном симпозиуме Минералогические музеи (С.-Петербург, 2008), 26-й и 27-й Международных конференциях Геохимия щелочных пород
(Москва,
2009; Москва Коктебель, 2010), 20-м Общем симпозиуме ММА (Будапешт, 2010). Материалы по теме работы были также представлены на 3-й Ферсмановской научной
сессии Кольского
отделения РМО (Апатиты, 2006) и Всероссийском совещании "Геохимия, петрология, минералогия и генезис щелочных пород" (Миасс, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 статьи и тезисы 8 докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения. Общий объем 334 страницы, включая 52 таблицы, 311 рисунков и список
литературы из 137
наименований. Дополнительный материал дан в приложении (54 страниц).
Благодарности. Автор благодарна всем тем, кто оказывал помощь и поддержку при выполнении работы, в первую очередь своему научному руководителю И.В. Пекову. В
инструментальных
исследованиях участвовали И.А. Брызгалов, В.О. Япаскурт, Е.В. Гусева, Н.Н. Кононкова, Н.Н. Коротаева, Л.А. Паутов, И.М. Куликова, А.А. Агаханов, К.В. Ван,
Д.А. Ксенофонтов,
Н.Н. Зубкова, М.Ф. Вигасина. В ходе подготовки образцов помогли А.Н. Ноздряков, А.И. Обухов, С.Л. Резницкий, Г.М. Чураков, В.А. Турков. При полевых работах
помощь оказала
А.Г. Турчкова. Ряд образцов для исследования предоставили И.В. Пеков, Л. Хорват, Ю.П. Меньшиков, Д.В. Лисицин. Автор пользовалась консультациями Э.М.
Спиридонова, И.А. Брызгалова,
М.В. Борисова, А.Ю. Бычкова, Е.А. Власова, Ю.В. Азаровой. На заключительном этапе работы учтены замечания П.Ю. Плечова и Д.А. Варламова. Отдельная
благодарность всему коллективу
кафедры минералогии МГУ и ее заведующему чл.-корр. РАН А.С. Марфунину за поддержку и внимание в течение всего срока подготовки диссертации.
|
Библиография:
Статьи 1. Яковлева О.С., Пеков И.В., Брызгалов И.А. Хромовая минерализация в Хибинском щелочном массиве (Кольский полуостров, Россия) // Вестник Московского ун-та. Сер. 4, геол., 2009, 20-29. 2. Яковлева О.С., Пеков И.В., Хорват Л., Брызгалов И.А., Япаскурт В.О., Гусева Е.В. Минералогия, геохимические и генетические особенности высокоглиноземистых фенитов щелочного массива Сент-Илер (Квебек, Канада) // Записки РМО, 2010, 2, 15-31. 3. Яковлева О.С. Минеральное разнообразие фенитизированных ксенолитов в Хибинском массиве (Кольский полуостров) // Минеральное разнообразие: Исследование и Сохранение, вып. 4. София, 2009, 193-199. 4. Яковлева О.С., Пеков И.В., Брызгалов И.А., Меньшиков Ю.П. Халькогенидная минерализация в глиноземистых фенитах Хибинского щелочного массива (Кольский полуостров, Россия) // Новые данные о минералах, 2010, 45, 33-49. Тезисы докладов 1. Яковлева О.С., Пеков И.В., Брызгалов И.А. О составе слюд из щелочно-глиноземистых пород фенитизированных ксенолитов в Хибинском массиве // Тр. III Ферсмановской научной сессии Кольского отд-я РМО. Апатиты, 2006, 200-202. 2. Яковлева О.С., Пеков И.В., Кононкова Н.Н. Герцинит из щелочно-глиноземистых пород фенитизированных ксенолитов в Хибинском массиве (Кольский полуостров) как минералогический индикатор // Тр. Всероссийского совещания "Геохимия, петрология, минералогия и генезис щелочных пород". Миасс, 2006, 310-313. 3. Yakovleva O.S. Mineral diversity of fenitized xenoliths of the Khibiny alkaline complex (Kola Peninsula, Russia) // IV International symposium "Mineral diversity: research and preservation". Sofia, 2007, 47. 4. Яковлева О.С., Пеков И.В., Брызгалов И.А. Полевые шпаты и нефелин фенитизированных ксенолитов в Хибинском массиве (Кольский полуостров, Россия) // Материалы VI Международного Симпозиума Минералогические музеи. СПб., 2008, 233-234. 5. Yakovleva O.S., Pekov I.V., Bryzgalov I.A., Horvath L., Yapaskurt V.O., Guseva E.V. Mineralogical and geochemical features of high-alumina fenites of the Mont Saint-Hilaire alkaline complex, Quebec, Canada // XXVI Int. Conference Geochemistry of Alkaline Rocks. Moscow, 2009, 165-167. 6. Yakovleva O.S., Pekov I.V., Bryzgalov I.A., Menshikov Yu.P., Yapaskurt V.O., Guseva E.V., Korotaeva N.N. Chalcogenide minerals in fenitized xenoliths in Khibiny alkaline complex (Kola Peninsula, Russia): diversity and chemical features // V International symposium Mineral Diversity: Research and Preservation. Sofia, 2009, 62. 7. Yakovleva O.S., Pekov I.V. Zirconolite family minerals in the alumina-rich fenites of the Khibiny alkaline complex (Kola Peninsula, Russia) // XX General Meeting of the IMA. Budapest, 2010, 438. 8. Yakovleva O.S., Pekov I.V., Bryzgalov I.A. Minerals of the ilmenite-pyrophanite series in alumina-rich fenites of the Khibiny alkaline complex (Kola Peninsula, Russia) and their indicator importance // XXVII Int. Conference Geochemistry of Alkaline Rocks. Moscow-Koktebel, 2010, 229-230.
|
|
