Петрология железорудного и флогопитового месторождений Ковдорского массива

Глава V. Сопоставление минеральных ассоциаций флогопитового и железорудного месторождений

    Здесь пойдет речь об инертных и вполне подвижных компонентах в термодинамическом смысле, в терминологии Д.С. Коржинского (1973), и их влиянии на устойчивость минеральных парагенезисов пород флогопитового и железорудного месторождения. Способность компонента к пространственному перемещению называется "мобильность".

    При формировании пород железорудного комплекса термодинамически инертно ведут себя Fe (определяет количество магнетита), Al₂O₃ (определяет количество флогопита), P₂O₅ (определяет количество апатита). Более сложен вопрос с поведением CaO, MgO, SiO₂. По мнению автора, CaO следует считать термодинамически инертным компонентом и связывать с ним количество кальцита (или апатита в отсутствии кальцита). О выборе CaO в качестве термодинамически инертного компонента может свидетельствовать совпадение составов вмещающих пород и внешних зон Главного рудного тела железорудного месторождения на диаграмме состав-парагенезис SiO₂-CaO-Al₂O₃. Многие исследователи (Глаголев, 1965; Эпштейн, 1994) связывали количество кальцита с изменением объема как экстенсивного факторам равновесия, что автору кажется менее предпочтительным (по крайней мере, для внешних зон месторождения железорудного месторождения). Кроме магнетита, кальцита, апатита, флогопита, в породах железорудного комплекса обычен форстерит, количество которого следует связывать либо с SiO₂, либо с MgO. Рассмотрение зависимости фаций пород железорудного комплекса от интенсивных параметров показало, что MgO более предпочтительно рассматривать как вполне подвижный компонент, а SiO₂, соответственно, как термодинамически инертный. Но фактически вопрос о термодинамическом поведении MgO пока нельзя считать окончательно решенным.

    Для пород флогопитового комплекса наиболее вероятно такое же термодинамическое поведение элементов, как и для пород железорудного. Те и другие связаны со становлением карбонатитов и, следовательно, интенсивные параметры сравниваемых минералообразующих процессов, как, например, P, T, активности вполне подвижных компонентов , а также ряд подвижности компонентов, были близки.

    В дальнейшем при рассмотрении фаций пород железорудного и флогопитового комплекса в качестве термодинамически инертных компонентов взяты CaO, SiO₂, Al₂O₃ (виртуальные инертные компоненты), P₂O₅, Fe (обособленные инертные компоненты, определяющие появление апатита и магнетита). В качестве вполне подвижных рассматриватся Na₂O, K₂O, O₂, CO₂, H₂O, MgO.

    Несмотря на термодинамически инертное поведение CaO, SiO₂, Al₂O₃, P₂O₅, Fe, на магматическом этапе они обладают мобильностью в большей или меньшей степени, как было показано выше, в гл. 3. В частности, очевиден привнос P₂O₅, Fe и осаждение их в средних зонах Главного рудного тела. Тогда как на послемагматическом процессе Al₂O₃, P₂O₅ ведут себя иммобильно. В то же время Fe, по-видимому, легко перемещается на любой стадии послемагматических процессов, образуя небольшие рудные концентрации (например, тело "Восточный сателлит").

    Для выявления зависимости типов минеральных парагенезисов флогопитового и железорудного месторождений от температуры и химического потенциала магния была построена диаграмма зависимости парагенезисов минералов от интенсивных параметров (пучковая диаграмма). Для ее построения взяты следующие минералы: форстерит (Fo) - Mg₂SiO₄, клиногумит (Chu) - Mg₉Si₄O₁₈H₂, хризотил (Srp) - Mg₃Si₂O₉H₄, диопсид (Di) - CaMgSi₂O₆, гастингсит (Hs) - NaCa₂Mg₄Fe³⁺Si₆Al₂O₂₄H₂, рихтерит (Rht) - Na₂CaMg₅Si₈O₂₄H₂, кальцит (Cal) - CaCO₃, доломит (Dol) - CaMgC₂O₆, изоморфный ряд флогопит (Phl₁₀)-тетрферрифлогопит (Phl₀) - KMg₃Si₃AlO₁₂H₂-KMg₃Si₃Fe³⁺O₁₂H₂, В качестве избыточного минерала принят магнетит (Mag) - Fe₃O₄. Поскольку для гастингсита и рихтерита отсутствуют термодинамические данные (http://www.esc.cam.ac.uk/astaff/holland/ds5/HP98_index.html), то производился полуколичественный расчет согласно формуле смещенного равновесия (Жариков, 1976). Расчет энтропии промежуточных членов твердого раствора флогопит-тетраферрифлогопит производился по методике, изложенной в работе Л.Л. Перчука и И.Д. Рябчикова (1976). Твердый раствор флогопит-тетраферрифлогопит принят идеальным. Энтропия гастингсита и рихтерита была оценена на основе обменных реакций с паргаситом и тремолитом.

    Для построения диаграммы T-mMgO рассмотренным способом требуется независимая оценка температур образования фаций пород железорудного и флогопитового месторождений. Они заимствованы из работ Н.И. Красновой (1972), В.И. Тернового (1977), Е.М. Эпштейна (1994). Конечно, у различных авторов оценки температур могут несколько отличаться, но абсолютные значения температур на топологию пучковой диаграммы сильно не повлияют. Последовательность же смены минеральных ассоциаций установлена по геологическим данным. Состав слюды также брался реальный (от ранних к поздним образованиям растет доля тетраферрифлогопитовой молекулы).

    Исходя из диаграммы и сопоставляя с геологическими данными, можно наметить следующую последовательность формирования пород (ступеней) флогопитового и железорудного месторождений (подчеркнуты реально наблюдавшиеся парагенезисы).

    I ступень. Большая часть флогопитового месторождения сложена породами этой ступени, в железорудном месторождении они развиты исключительно локально в виде отдельных линз: Ol+Phl+Di+Mag+Ap (парагенезис развит по оливин-слюдяно-клинопироксеновым породам); Hs+Di+Phl+Mag+Ap; Hs+Cal+Di+Mag+Ap (парагенезис развит по существенно мелилитовым породам); Hs+Phl+Ccn+Mag+Ap (парагенезис развит по ийолитам); Hs+Ccn+Cal+Mag+Ap

    II ступень. Наибольшее развитие породы этой ступени получили во флогопитовом месторождении, в железорудном они развиты очень локально, в виде линз: Ol+Phl+Di+Mag+Ap (парагенезис развит по оливин-слюдяно-клинопироксеновым породам); Phl+Cal+Di+Mag+Ap (парагенезис развит по мелилитовым породам); Phl+Ccn+Cal+Mag+Ap

   III ступень. Породы этой ступени слагают большую часть Главного рудного тела железорудного месторождения. Эта минеральная ассоциация имеет очень широкое поле устойчивости и образуется как в магматический этап (за исключением карбонатитов и части кальцит-магнетитовых руд 1-го подтипа, где форстерит неустойчив), так и в постмагматический этап (гнездовые кальцит-магнетитовые руды). Во флогопитовом месторождении породы этой ступени слагают маломощные апатит-оливиновые прожилки с флогопитом. Ol+Ap+Mag+Phl+Cal Bdl (парагенезис подавляющей части пород железорудного месторождения, поздних жилок во флогопитовом месторождении); Phl+Ap+Mag+Spl Cal Bdl (апоийолитовые слюдиты железорудного месторождения)

    IV ступень. Породы этой ступени слагают магнетит-редкометальные руды в железорудном месторождении и оливиновые жилки с кальцит-тетраферрифлогопитовыми гнездами во флогопитовом месторождении: Ol (Chu)+Tfh+Cal+Mag+Ap Bdl

    V ступень. Породы этой ступени достоверно установлены на флогопитовом месторождении и представлены тетраферрифлогопит-рихтерит-оливиновыми прожилками с рихтерит-тетраферрифлогопит-кальцитовыми гнездами. Но в железорудном месторождении известны лишь кальцитовые карбонатиты с рихтеритом, которые можно отнести к этой ступени: Ol (Chu)+Tfh+Rht+Mag Ap; Cal+Tfh+Rht+Mag Ap

    VII ступень. Породы этой ступени представлены доломит-магнетитовыми рудами с тетраферрифлогопитом и рихтеритом в рудном теле железорудного месторождения "Восточный сателлит". Тетрафериифлогопит из рассматриваемых руд практически не содержит Al. Во флогопитовом месторождении эта минеральная ассоциация слагает гнезда среди более ранних существенно оливиновых прожилков: Dol+Tfh+Rht+Mag+Ilm+Ap

    IX ступень. Породы этой ступени представлены доломит-магнетитовыми рудами с серпентином и тетраферрифлогопитом, во флогопитовом месторождении эта минеральная ассоциация встречена в виде гнезд среди существенно оливиновых прожилков: Dol+Tfh+Srp+Mag

    Из пучковой диаграммы, построенной указанным способом, видно, что главным интенсивным фактором, влияющим на смену минеральных ассоциаций флогопитового и железорудного месторождений является температура. С падением температуры наблюдается снижение химического потенциала MgO. Предположительный тренд изменения интенсивных параметров для железорудного месторождения на рис.5 показан стрелкой. Из диаграммы также следует, что клиногумит должен появляться только в ассоциации с доломитом, тогда как реально он известен и в магнетит-редкометальных рудах с кальцитом. Это связано с тем, что для расчета использовались термодинамические данные для гидроксилклиногумита, тогда как в Ковдорском железорудном месторождении развит фтористый клиногумит (по данным ИК-спектроскопии, устные сообщения Н.В. Чуканова, 2000). Фтор, по-видимому, стабилизирует клиногумит при более высоких температурах по сравнению с чистым гидроксилклиногумитом. Поэтому клиногумит появляется в ассоциации с кальцитом в магнетит-редкометальных рудах.

    При формировании пород железорудного и флогопитового месторождения активность щелочей была повышенной, что подтверждается появлением щелочных амфиболов (гастингсита и рихтерита). Высокая магнезиальность силикатов и большая примесь магнезиоферритового минала в магнетите свидетельствуют и о высоком химическом потенциале кислорода при формировании этих месторождений.

    Таким образом, из приведенных данных вытекает 3-е защищаемое положение.

далее>>