Минералого-геохимические особенности акцессорных минералов Тикшеозерского карбонатитового комплекса

Антонов А.В.1, Савва Е.В.2, Беляцкий Б.В.3, Родионов Н.В.1

1 √ ФГУП ВСЕГЕИ им.А.П.Карпинского, 2 √ ИГГД РАН, 3 √ ВНИИ геологии и минеральных ресурсов Мирового океана, Санкт-Петербург.

 

Вне зависимости от происхождения конкретного карбонатит-щелочно-ультраосновного массива √ из первоначально единого расплава за счет несмесимости карбонатного и силикатного расплава, в результате последовательного внедрения независимых расплавов из одного эволюционирующего мантийного источника или пространственно сближенных, но существенно разных по составу и времени образования, минеральный состав карбонатитов, и в первую очередь, минералого-геохимические особенности редкометальных акцессорных минералов (циркон, бадделеит, пирохлор, перовскит и др.) обусловлены взаимодействием обогащенного литофильными элементами карбонатного флюида с карбонатными и силикатными минералами матрицы. Эволюция состава флюида приводит к существенным изменениям геохимии минералов, смене форм и частичному замещению одних минералов другими, частичному растворению и последующей рекристаллизации. Особенно четко проявлены такие процессы в древних комплексах, где на образовавшиеся минералогические парагенезисы могут накладываться и более поздние, относительно низкотемпературные процессы при дальнейшей тектонотермальной активизации региона. В таких случаях можно наблюдать полистадийные минеральные системы (например, циркон), образование которых могло происходить с существенными временными перерывами (до десятков и сотен млн.лет), а геохимия будет отражать основные этапы эволюции условий преобразований массива.

Мы изучили геохимические особенности акцессорных минералов: бадделеита, циркона и пирохлора из протерозойского щелочно-ультраосновного-карбонатитовго Тикшеозерского комплекса. Полученные результаты свидетельствуют в пользу существования в карбонатитах этого комплекса различных по составу, происхождению и, возможно, возрасту акцессорных минералов. В породах комплекса уверенно фиксируются как захваченные при кристаллизации циркона зерна первичного бадделеита, отвечающие ранней стадии образования карбонатитов при низкой активности кремнекислоты, так и развивающиеся по трещинам вторичный бадделеит, образующийся при изменении состава флюида.

Циркон из карбонатитов Тикшеозерского массива представлен хорошо ограненными крупными кристаллами и их обломками [1]. Форма зерен псевдооктаэдрическая-дипирамидальная, что характерно для циркона карбонатитов и щелочных массивов. Преобладают грани острой дипирамиды (111) с подчиненным развитием призмы (110). При микроскопическом изучении отмечается неоднородность внутреннего строения √ трещины, газово-жидкие включения, кавернозность. Нередко отмечается корродированная оболочка шириной до 10 мкм, по трещинам которой может развиваться вторичный бадделеит. Редко бадделеит встречается и в центральных частях кристалла циркона √ первичный бадделеит. По характеру CL свечения можно выделить три группы цирконов: а) зерна циркона не имеют свечения в CL, хотя в отраженных электронных лучах (BSE) отчетливо заметны следы зональности; б) кристаллы циркона имеют свечение в узкой неправильной формы кайме по краю зерна, тогда как остальная часть зерна остается темной; в) наблюдается свечение по всему объему зерна, при этом отсутствуют какие-либо закономерные внутренние структуры √ типичны ╚вихревые╩ картины CL. При этом, BSE изображения подтверждают негомогенность таких кристаллов. Характерная черта всех изученных цирконов √ низкое содержание гафния (до 0.52%), по сравнению с палеозойскими щелочными комплексами Кольского полуострова (в среднем 2 вес.% HfO2).

SHRIMP U-Th-Pb изотопное исследование цирконов показало экстремальные вариации содержания урана и тория (от 2¸3100 и 1¸4400 ppm, соответственно) и Th/U отношения 0.6¸137, а также степени нарушенности изотопной системы на локальном уровне. Подобное поведение системы не является типичным для цирконов карбонатитов [2, 3] и может быть объяснено воздействием щелочных растворов в каледонское время в относительно низкотемпературных условиях с формированием реакционных зон в цирконе насыщенных водой, щелочами, редкоземельными элементами и фосфором. При этом характер спектров распределения REE от типичных для магматических (карбонатитовых) изменяется на ╚гидротермальный╩, с общим обогащением литофильными элементами более чем на порядок и преимущественным обогащением LREE на два порядка. Образование этих зон во внешних частях кристаллов, что подтверждается и микроскопическими исследованиями, сопровождалось перераспределением свинца и урана по всему объему циркона, благодаря нарушенности кристаллической решетки в результате метамиктизации (исходные содержания Th+U>5000¸7000 ppm), что в свою очередь приводит к значительной дискордантности измеренных. Наилучшей оценкой возраста первичной кристаллизации цирконов карбонатитов Тикшеозерского массива может являться величина 2070╠70 млн.лет, полученная по 208Pb/232Th отношению. Эта величина близка к оценке возраста бадделеитов (2100 млн.лет), отражающей кристаллизацию самого карбонатитового комплекса. Взаимоотношения циркона и бадделеита однозначно указывают на более позднюю кристаллизацию циркона. Процесс гидротермальной перекристаллизации метамиктных участков цирконов происходил значительно позднее во время каледонского орогенеза 450-410 млн.лет назад.

Литература

1. Франтц Н.А., Савва Е.В., Путинцева Е.В. Редкометальные минералы (циркон, пирохлор, бадделеит) карбонатитов Тикшеозерского массива (Северная Карелия). Вестник СПбГУ, 2001, сер.7, вып.4, ╧31, 76√83.

2. Belousova E.A., Griffin W.L., O▓Reilly S.Y., Fisher N.I. Igneous zircon: trace element composition as an indicator of source rock type. Contrib.Mineral.Petrol., 2002, v.143, 602√622.

3. Amelin Yu., Zaitsev A.N. Precise geochronology of phoscorites and carbonatites: the critical role of U-series disequilibrium in age interpretations. Geochim.Cosmochim.Acta, 2002, v.66, N13, 2399-2419.


зеркало на сайте "Все о геологии"