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.