Минералогия и генетические особенности глиноземистых фенитов, связанных с агпаитовыми комплексами (на примере Хибинского и Сент-Илерского массивов)

Глава 6. Оценка условий формирования глиноземистых фенитов, связанных с агпаитовыми комплексами (по минералогическим данным).

6.1. Температура и давление. Мы выделяем два этапа минералообразования в фенитах Хибин и Сент-Илера: высокотемпературный этап собственно формирования фенитов и низкотемпературный - поздней гидротермальной переработки. Хибинские объекты формировались при температуре > 500^oС (высокая степень разупорядоченности полевых шпатов - анортоклаз, ортоклаз, анальбит; присутствие силлиманита), но не выше 900-950^oС, при давлении не более 3.8-5 кбар (оценено по андалузиту). Учитывая широкую распространенность сильно обогащенных пирротином и при этом не содержащих первичного пирита разновидностей глиноземистых фенитов, можно утверждать, что большинство пород данной субформации сформировалась при температурах выше предела устойчивости пирита (> 700^oC). Гидротермальная проработка фенитов проходила при температуре не выше 250^oC (оценено по натролиту).

6.2. Окислительно-восстановительный режим. Важнейшая геохимико-генетическая черта апоксенолитовых глиноземистых фенитов Хибин - формирование почти всех минеральных ассоциаций в резко восстановительных условиях. Четкими индикаторами этого являются элементы с переменной валентностью, в первую очередь Fe (в кислородных соединениях резко преобладает Fe2+: герцинит, ильменит, биотит практически без Fe³⁺, альмандин, секанинаит, фаялит, ферросилит, геденбергит; редкость магнетита и обычно высокое содержание в нем ульвёшпинелевого компонента; широкое развитие самородного железа), C (графит обычен, а карбонаты собственно фенитового этапа достоверно не зафиксированы), S (только сульфидная форма). В то же время, в интрузивных породах, а особенно в пегматитах и гидротермалитах Хибинского массива распространены окисленные формы Fe, Mn, С, S. Это говорит о том, что если фенитизирующий флюид и имел восстановительный характер, то не в такой степени, чтобы обусловить появление, например, самородного железа. Следовательно, экстремально высокий восстановительный потенциал при формировании фенитов связан в первую очередь с особенностями протолита, который, как мы предполагаем, был обогащен углеродистым веществом (что типично для многих докембрийских метаморфитов Кольского полуострова). В Сент-Илере обстановка минералообразования оценивается как умеренно восстановительная (распространение герцинита, силикатов Fe²⁺, сульфидов при отсутствии самородного железа и графита, развитие ранних карбонатов): здесь восстановительный режим обусловлен, вероятно, только флюидным воздействием, т.к. протолит лишен дополнительного восстановителя - углеродистого вещества.

6.3. О режиме S^2- и уникальных минералообразующих системах, где литофильные элементы проявляют халькофильное поведение. Сера входит в глиноземистых фенитах исключительно в состав сульфидов. Важнейшей чертой ее распределения является очень большая контрастность: от практически бессульфидных ассоциаций до таких, где активность S^2- одна из самых высоких для земных обстановок. Главным источником серы был скорее всего протолит ксенолитов, и распределение сульфидов в фенитах в целом отвечает распределению S-содержащих минералов в исходной породе. Это согласуется с данными по изотопии серы в сульфидах Хибинского массива (Шлюкова и др., 1967).

Яркий индикатор активности S^2- в апоксенолитовых фенитах - Mn в минералах ряда ильменит-пирофанит (в меньшей степени - в фаялите, альмандине, ферросилите). Несмотря на высокое общее Fe/Mn-отношение в этих породах (табл. 2), здесь появляются высокомарганцовистые разновидности ильменита вплоть до пирофанита, четко приуроченные к богатым пирротином породам. Это следствие большего сродства Fe к S^2- относительно Mn. В фенитах Сент-Илера, где Ti мало, Mn входит не в ильменит, а в герцинит. При дальнейшем повышении активности S^2- вместо пирофанита и Mn-содержащих Fe-силикатов появляется алабандин MnS. Сходную индикаторную роль играет Mg: наиболее богатые им минералы (в т.ч. почти безжелезистый фторфлогопит) появляются только в самых насыщенных пирротином участках. Zn в хибинских фенитах не играет значительной роли в силу малых концентраций, а в Сент-Илере им обогащается герцинит.

Нередко наблюдается рост активности S^2- со временем: в одних случаях пирофанит (в парагенезисе с пирротином) образуется позже ильменита, в других - ильменит замещается пирротином или рутил-пирротиновым агрегатом (рис. 17): обладающее намного большим сродством к S^2- железо входит в пирротин, а титан дает безжелезистый оксид - рутил.

Активность S^2- в хибинских фенитах участками (Каскасньюнчорр) достигает рекордных для земных объектов значений, в результате чего возникают уникальные минеральные ассоциации, где в сульфиды входят металлы, обычно не проявляющие халькофильного поведения. Yе только Mn, W, V, но даже Nb, Ti, Cr: распространен эдгарит FeNb₃S₆, пирротин и дисульфиды Fe содержат целые проценты Ti (что впервые отмечено в земных условиях: Barkov e.a., 1997), V и до 0.4 мас.% Cr, молибденит часто обогащен W (до 23 мас.%), присутствуют алабандин, тунгстенит, фазы Fe(V,Cr)₂S₂ и Mg₂AlNb₂S₄ (Barkov e.a., 1997, 2000; Корчак, 2008; данные автора). Анализ распределения видообразующих элементов и <макропримесей> (от 0.n до n^.10 мас.%) между кислородными соединениями и сульфидами в такой породе позволил уточнить эмпирический ряд убывания сродства металлов к S^2- (ряд халькофильности): Cu,Pb,Mo → Zn → Fe → Mn,W,V → Nb,Cr → Ti → Mg,Ca → Al,Be,REE (жирным шрифтом выделена уточненная часть ряда). Наиболее интересна часть ряда с Nb и Ti, ранее не изучавшаяся. Набор и химический состав минералов эдгаритового парагенезиса свидетельствуют о том, что при данной величине активности S^2- не только Cu, Pb, Mo, Zn и Fe, но уже Mn, W, V, Cr и даже Nb проявляют халькофильные свойства, образуя только сульфиды, Mg, Al, Сa, Be, REE <остаются литофильными>, а Ti занимает промежуточное положение, распределяясь между кислородным соединением (рутилом) и халькогенидом (пирротином). Из этого следует, что Nb и Cr, по крайней мере в такой системе, более халькофильны, чем Ti. В других наблюдавшихся нами ассоциациях глиноземистых ксенолитов Хибин (Каскасньюнчорр, Кукисвумчорр, Юкспор) сосуществуют сульфиды с Mn (алабандин, высокомарганцовистый сфалерит), W (вольфрамистый молибденит), V (V-содержащий пирротин) и кислородные соединения с Cr (Cr-содержащие шпинелиды и другие оксиды, разнообразные силикаты) и Nb (пирохлор, Nb-содержащие ильменит, цирконолит, титанит). Это говорит о большем сродстве к S^2- (халькофильности) Mn, W и V по сравнению с Cr и Nb.

Рис. 17. Замещение ильменита агрегатом пирротина и рутила (Ласточкино Гнездо, Хибины). Pyrr - пирротин, Ilm - ильменит, Rut - рутил, Ab - альбит.