Минералогические особенности карбонатитов чагатайского комплекса

(Западный Узбекистан)

Диваев Ф.К., Головко А.В., Головко Д.Р.

ГП ╚Центральная ГГЭ╩ Госкомгеологии РУз, Самарканд, Узбекистан

 

Породы чагатайского трахит-карбонатитового комплекса  образуют рой сближенных даек и вулканические трубки взрыва, развитых в бассейне руч.Чагатай (по которому и назван комплекс) на  северных склонах гор Южный Нуратау. Вмещающие породы представлены главным образом, терригенными образованиями джазбулакской и накрутской свит силурийского возраста (песчаники, алевролиты, сланцы, туфопесчаники) с редкими тектоническими клиньями ордовикской терригенной бадамчалинской свиты и кембрийской кальсаринской свиты существенно карбонатного состава.  Из  магматических образований на описываемой территории, помимо карбонатитов и трахитов, развиты также редкие разрозненные дайки силурийских диабазов  мальгузарского комплекса и триасовых камптонитов южно-тяньшаньского комплекса.

В составе чагатайского комплекса доминируют карбонатиты, которые слагают дайки (мощность √ 0,5-5,0 м, протяженность √ 20-1000 м, Аз прост. 20-30о,  падение преимущественно отвесное (редко 60-70о), всего около 60 даек, и две трубки взрыва (размер 80х170 м и 200х250 м). Трахиты представлены единичными дайками (всего 3 дайки) мощностью 0,5-1,5 м протяженностью до 100 м, в тесной ассоциации с карбонатитовыми дайками. Карбонатиты представлены породами как существенно кальцитового состава, т.н. севитами, так и породами переходного карбонатно-силикатного состава, т.н. казенитами, рингитами и мелилитовыми карбонатитами (альвикитами), различающимися между собой как по особенностям минерального и химического  состава, так и по структурно-текстурным признакам. Контакты между разновидностями карбонатитов как резкие, так и постепенные. Судя по  имеющимся взаимоотношениям, наиболее ранними образованиями являются тонкозернистые, стекловатые эруптивные брекчии карбонатитов, образующие диатремы и дайки, которые рассекаются дайками мелко-среднезернистых альвикитов и севитов, взаимоотношения между которыми зафиксированы на геологических обнажениях. Взаимоотношения карбонатитов с трахитами не установлены. Как дайки, так и диатремы имеют четкие интрузивные контакты с вмещающими породами, причем контактовые изменения во вмещающих породах проявлены очень слабо в интервале 0,1-0,5 м и выражены слабым ороговикованием и развитием мелкочешуйчатого биотита. Метасоматические изменения вмещающих пород также выражены очень слабо (слабая альбитизация и лимонитизация в интервале 0,1-0,7 м).

Карбонатиты чагатайского комплекса сложены, главным образом, кальцитом, пироксеном, биотитом, гранатом, мелилитом, апатитом, магнетитом, а также вторичными √ амфиболом, хлоритом, альбитом, калишпатом, гематитом, кварцем, монтмориллонитом.

По текстурно-структурным признакам и особенностям минерального состава выделяются семь типов карбонатитов: 1 √ брекчиевидные карбонатиты со стекловатым цементом, слагающие трубку Таты и ряд более мелких трубок; 2 √ биотит-гранат-пироксеновые; 3 √ гранат-биотитовые; 4 √ гранат-пироксен-мелилитовые; 5 √ брекчиевидные, реже массивные дайки и небольшие трубки апатит-магнетитовых карбонатитов; 6 √ севиты (карбонатиты существенно кальцитового состава); 7 √ альбитизированные, калишпатизированные, хлоритизированные карбонатиты, слагающие трубку взрыва Чагатай и некоторые дайки. Выделение данных семи разновидностей карбонатитов носит условный характер, поскольку четкие интрузивные контакты установлены лишь для стекловатых брекчиевидных карбонатитов трубки Таты и для существенно кальцитовых карбонатитов (севитов). Контакты между остальными типами не установлены, иногда состав дайки меняется постепенно по простиранию дайки, либо от центра к краевой части дайки.

Согласно классическим описаниям Бреггера и Эккермана, первые пять типов чагатайских карбонатитов соответствуют так называемым переходным силикатно-карбонатным породам √ казенитам и рингитам, а шестой - севитам. Визуально карбонатиты первых пяти типов √ это массивные плотные мелко- и среднезернистые породы темно-серого и черного цвета, напоминающие диабазы и пироксениты, и лишь карбонатиты существенно кальцитового состава имеют светло-серую и буровато-розовую окраску.

1. Брекчиевидные карбонатиты со стекловатым цементом слагают  наиболее крупную трубку взрыва √ Таты (по названию кишлака, расположенного возле трубки). Тело трубки сложено эруптивной брекчией, состоящей из округлых, овальных и остроугольных  обломков вмещающих пород (песчаники, алевролиты, кремни, углеродистые сланцы, известняки, мраморы), причем характерно, что мелкие остроугольные обломки белых известняков сохраняют свои четкие очертания и не подвергаются никакому растворению. Отсюда следует вывод, что никакой ассимиляции известняков карбонатитами не происходит и это можно объяснить только очень быстрым внедрением и остыванием карбонатитовой магмы. Цементируется брекчия стекловатой основой массой с редкими лейстовидными кристаллами кальцита. Состав стекловатой цементирующей массы, определенный микрозондовым анализом, довольно близко соответствует  составу биотит-гранат- пироксеновых карбонатитов.

2. Биотит-гранат-пироксеновые карбонатиты  состоят  из кальцита (30-45 %), пироксена (20-30 %), граната (10-15 %), биотита (5-10 %), магнетита (5-10 %),  апатита (0,5-2,5 %),  хлорита  (1-5 %),  альбита и  калишпата (1-3 %).

Пироксен  представлен столбчатыми и бочонковидными кристаллами зеленовато-серого диопсида с примесью геденбергитовой (7-20 %) и энстатитовой (1-15 %) молекул. Реже присутствует в виде призматически-удлиненных кристаллов железистого эгирин-авгита (акмита) с примесью ферросилитового и иохансенитового миналов (до 12,2 и 3,2 %, соответственно).

Гранат √ в виде ксеноморфных, реже гексагональных кристаллов желтовато-бурого цвета (андрадит) с аномальными цветами интерференции. Интенсивно замещается землистым изотропным гидрогранатом (гибшитом).

Биотит образует мелкие ксеноморфные чешуйки, плеохроирующие от буро-зеленого до серовато-желтоватого цвета в одних дайках и от светло- до темно-коричневого √ в других.

Хлорит √ в виде мелкочешуйчатого агрегата бледно-зеленого цвета, развит в псевдоморфозах по пироксену, частично замещает чешуйки биотита.

Альбит и калишпат встречаются  спорадически в отдельных шлифах в виде ксеноморфных водянопрозрачных зерен.

Кальцит образует крупные таблитчатые и призматические, часто с ромбоэдрическими окончаниями, зерна размером до 1-3 мм по удлинению с характерным полисинтетическим двойникованием, а также гломеробластические срастания мелких ксеноморфнотаблитчатых зерен. Крупные таблицы кальцита часто содержат пойкилитовые включения идиоморфных зерен пироксена, апатита и магнетита. Изотопный состав углерода кальцита чагатайских карбонатитов варьирует от √ 4,3 до √ 5,2 о/оо и характеризует мантийные глубины образования.

Структура породы типично пойкилитовая.

3. Гранат-биотитовые карбонатиты сложены кальцитом (30-40 %), гранатом (5-40 %), биотитом (10-40 %), магнетитом (2-10 %), апатитом (1-3 %), хлоритом (1-10 %), альбитом (0-2 %). В зависимости от соотношения кальцита и фемических минералов выделяются лейкократовые  и меланократовые  разновидности этих пород.

Гранат образует крупные порфировидные идиоморфные выделения размером 0,5-2 мм. Цвет минерала преимущественно буро-коричневый, реже желто-зеленый. В крупных зернах окраска бывает зональной √ центральная часть зерен окрашена интенсивнее, чем краевая. Крупные зерна граната замещаются бледно-зеленым хлоритом.

Биотит характеризуется идиоморфными чешуями до 1 мм по удлинению, окрашенные в зеленовато-бурый и буровато-коричневый цвета. Частично замещается хлоритом. Содержания граната и биотита находятся в обратно пропорциональной зависимости √ чем больше граната √ тем меньше биотита и, наоборот, чем больше биотита, тем меньше граната, иногда, в редких случаях, вплоть до его полного исчезновения.

4. Гранат-пироксен-мелилитовые карбонатиты слагают до половины всего объема закартированных даек. Внешне мелилитовые карбонатиты √ это мелкозернистые массивные породы от светло- до темно-серо-зеленого цвета, состоящие, главным образом, из кальцита, мелилита, пироксена, магнетита, граната и апатита с незначительной примесью вторичного альбита, хлорита, кальцита, гибшита, лимонита.

Мелилит присутствует в породе в количестве от 5 до 40 % в виде удлиненно-призматических кристаллов с квадратными поперечными сечениями размером от 0,1х0,5 мм до 0,5х2,5 мм. Визуально кристаллы мелилита медово-желтой окраски, в  шлифе бесцветные, желтовато-коричневатые и темно-бурые. Часто кристаллы имеют субпараллельную ориентировку. Химический состав мелилита  отвечает железистому окерманиту с подчиненным количеством геленитового минала.

Пироксен (слабо окрашенный в серовато-зеленоватые тона диопсид-геденбергит) составляет 5-30 %, причем содержание его обратно пропорционально количеству мелилита. В химическом составе  доминирует диопсидовый минал с  подчиненным количеством геденбергитового и чермакитового минала. Примесь энстатита и эгирина незначительна.

Кальцит (20-40 %) также образован зернами двух генераций. Первая, магматическая, образует крупные полисинтетически сдвойникованные таблитчатые зерна размером 0,5-1,5 мм, которые содержат обильные пойкилитовые включения идиоморфных кристаллов мелилита, пироксена, граната, апатита и магнетита.

Вторая генерация, автометасоматическая, представлена мелкозернистым  агрегатом, замещающим в виде прожилков и пятен первичные таблитчатые зерна кальцита. Структура породы пойкилитовая участками трахитоидная, осложненная микрогранобластовой.

5. Апатит-магнетитовые карбонатиты характеризуются более мелкозернистым строением (до тонкозернистых пород). Они часто образуют эруптивные брекчиевидные дайки, реже небольшие трубки диаметром 5-10 м, переполненные  ксенолитами как вмещающих осадочных пород, так и карбонатитов более ранних фаз внедрения. Они состоят из кальцита (40-50 %), магнетита (15-25 %), апатита     (15-20 %), пироксена (5-10 %), биотита (1-2 %) и вторичных хлорита и альбита (2-3 %). В отличие от третьего типа  карбонатитов, в данном типе гранат формирует мелкие (десятые доли мм) и мельчайшие (сотые доли мм) зерна, равномерно распределенные по всей массе породы, будучи пойкилитово включенными в более крупные (до 0,5-1,0 мм) пластинчатые зерна кальцита. Как правило, бывает нацело замещен бурым изотропным гидрогранатом (гибшитом).

Пироксен (бледноокрашенный зеленоватый энстатит-геденбергит-диопсид) образует призматические зерна размером до 0,2-0,3 мм по удлинению.

6. Севиты (карбонатиты существенно кальцитового состава) наименее распространенные породы чагатайского комплекса. Как правило, слагают сложнопостроенные дайки, реже небольшие штокообразные тела являясь, очевидно, наиболее молодой разновидностью карбонатитов, о чем свидетельствуют их интрузивные контакты с зонами закала в контакте карбонатитами предыдущих фаз внедрения..

Из акцессорных минералов в шлихах из проб-протолочек установлены: гранат, апатит, циркон, рутил, лейкоксен, барит, пирит, магнетит, хромшпинель, имеющие сквозное распространение, а также единичные знаки циркона, периклаза, муассанита, корунда, иоцита, арсенопирита, галенита, золота, графита, алмаза.

Гранат образует три разновидности: 1 √ гранат-биотитовых карбонатитах он образует крупные порфировидные выделения (до 2,5 мм в поперечнике) пироп-спессартин-альмандинового состава; 2 √ в биотит-пироксен-гранатовых карбонатитах гранат представлен обильными мелкими, равномерно распределенными по всей массе породы зернами гроссуляр-андрадитового состава; 3 √ в брекчиевидных карбонатитах он имеет спессартин-гроссуляр-альмандиновый состав.

Апатит √ представлен кристаллами преимущественно гексагонально-призматического облика и их обломками. Часто встречаются также кристаллы, имеющие уплощенно-таблитчатый облик, искаженные кристаллы и шестоватые агрегаты зерен. Цвет кристаллов, своеобразен, мясо-красный разной интенсивности, реже серовато-зеленоватый, желтый и болотно-коричневый.

По данным микрозондового анализа состав апатита варьирует от фторапатита до франколита.

Циркон представлен редкими бесцветными призматическими кристаллами размером до 0,05 х 0,3 мм. Содержит примеси Hf, Nb, Ta, La, Ce, Pr.

Пирит √ основная его масса находится в электромагнитной фракции и представлена, главным образом, кристаллами кубического облика и их обломками. Реже встречаются пентагондодекаэдры, сложные комбинации кристаллов и их искаженные формы. Отмечаются также очень мелкие (<0,1 мм) зерна фрамбоидального (округлого) пирита. Часто пирит окислен и покрыт пленкой гидроокислов железа, встречаются и  полные псевдоморфозы гидроокислов железа по пириту. Он часто наблюдается в виде включений в магнетите, хотя иногда, наоборот, отмечаются включения магнетита в пирите. В пирите также наблюдаются редкие включения пирротина.

Магнетит √ октаэдрические и гипидиморфные зерна, часто образует включения в пирите и гематите, интенсивно замещается гематитом и нерудным минералом так, что от него остается только внешняя каемка. Зерна магнетита, как правило, имеют зональное строение √ центральная их часть сложена титаномагнетитом (до 17,7 % TiО2), а краевая √ титансодержащим магнетитом (до 2,1 % TiО2). Центральная  часть также обогащена относительно краевой такими элементами как Al, Mn, Mg, Cr, V и Zn.

Ильменит присутствует в виде идиоморфных пластинок во включениях в титаномагнетите образуя структуру распада твердых растворов. Как правило, интенсивно замещается гематитом.

Гематит √ в виде трех разновидностей: 1 √ самостоятельные зерна-обломки, 2 √ псевдоморфозы по магнетиту, 3 √ тонкораспыленный гематит в обломках пород.

Галенит √ образует сростки со сфалеритом и акантитом. Часто по краям зерен галенита наблюдаются каемки халькопирита, а также халькозина  и ковеллина.

Весьма необычным является высокохромистый (57-59 % Cr2О3) и магниевый (6.6-9.5 % MgO) состав шпинели, характерный для всех типов карбонатитов чагатайского комплекса, отвечающий по составу магнохромиту. Дополнительное присутствие бесхромистой благородной шпинели в брекчиевидных карбонатитах объясняется, скорее всего, ее ксеногенным происхождением.

Корунд √ встречается в виде мелких обломков размером 0,05-0,5 мм белого, голубого, синего, реже розового цвета.

Рутил √ образует округлые и овальные зерна размером 0,2-0,4 мм в поперечнике. Цвет от ярко-оранжевого прозрачного до темно-вишневого, непрозрачного.

Муассанит √ в виде обломков неправильной формы, иногда с оплавленной поверхностью, светло-зеленого или голубовато-зеленого цвета размером 0,1-0,3 мм.

Серебро √ присутствует практически во всех пробах в виде проволочек и округло-уплощенных выделений. Его содержания в породе колеблется обычно от 1,5 до 3,5 г/т. В составе серебра установлены повышенные содержания платиноидов (Pt √ до 300г/т, Pb √ до 200 г/т, Ir √ до 0,6 г/т).

Золото √ присутствует в единичных знаках в большинстве изученных проб. Часто образует срастания с гесситом и блеклой рудой. Размеры золотин от 0,05 до 0,1 мм, форма их √ комковидная, интерстициальная, цвет желтый и темно-желтый.

Графит √ образует самостоятельные чешуи черного цвета с жирным блеском до 2 мм в поперечнике, а также встречается в виде цемента в интерстициях нерудных минералов. Изотопный состав углерода в графите составляет - 4,3 √ 8,21 о/оо, что однозначно указывает на мантийный уровень его образования.

Алмазы представлены, в основном сростками октаэдрических кристаллов и сростками зерен с неясно выраженными  кристаллографическими и скелетными формами размером 0,01-0,05 мм. Реже встречаются монокристаллы октаэдрической формы с плоскими гранями и острыми вершинами и ребрами. Размер их 0,02-0,05 мм. Цвет в основном светло-серый с легкими зеленоватым оттенком. Иногда встречаются зерна более светлые и очень редко √ почти черные. Изредка наблюдаются темные микровключения, расположенные, в основном, в вершинах кристаллов. Блеск алмазный. Твердость более 9,5, что установлено на эталоне твердости. Определение алмаза подтверждено дебаэграммой.

Наличие в чагатайских карбонатитах самородных элементов свидетельствует о низком потенциале серы и кислорода и, соответственно, о резко восстановительных условиях, имевших место в магматическом очаге.

 

Работа выполнена при поддержке фонда ИНТАС ╧05-1000008-7938.


зеркало на сайте "Все о геологии"
dex.ru/show/163">