CC BY
3
GEODYNAMICS & TECTONOPHYSICS
Published by the Institute of the Earth's Crust, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences
PALEOGEODYNAMICS
2022 VOLUME 13 ISSUE 3 ARTICLE 0638
ISSN 2078-502X
DOI: 10.5800/GT-2022-13-3-0638
FERROHOGBOMITE-2S2N IN THE DIATEXITES OF WESTERN SANGILEN, SOUTH-EASTERN TUVA, RUSSIA
A.Yu. Selyatitskii
Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 3 Academician Koptyug Ave, Novosibirsk 630090, Russia
ABSTRACT. In the Western Sangilen (Tuva-Mongolia microcontinent, Central Asian Orogenic Belt, Russia) rare mineral ferrohogbomite-2S2N, for the first time, was found in a deep-seated contact aureole of the early Paleozoic Bayan-Kol gabbro-monzodiorite intrusion. The rocks are diatexites of roof pendant, where metamorphics contact gabbronorite. Diatexites formed as a result of strong melting and desilication of quartz-bearing kyanite-staurolite schists (M1) during progressive thermal metamorphism (M2) near the Bayan-Kol intrusion with peak at 950 °C, 7-8 kbars. Ferrohogbomite-2S2N grains up to 50 [im in size found in ilmenite-corundum-magnetite-hercynite pseudomorphs. The later formed during progressive stage of thermal metamorphism M2 after regional staurolite Ml and are in cordierite-gedrite-plagioclase restite blocks of diatexites. Ferrohogbomite also appeared as thin (1-5 [im) rims around individual grains of hercynite, corundum and magnetite in a rock matrix. According to microtextural features ferrohogbomite grains formed during post-peak metamorphic stage after minerals of pseudomorphs. A univariant mineral reaction of ferrohogbomite-2S2N formation calculated quantitatively in Fe-Al-Ti-Zn-H2O system with program Mathematic 9.0 using electron microprobe chemical composition of minerals of pseudomorphs. The reaction is 0.96Spl+0.194Ilm+0.116Mag+0.036Crn+0.163H20=0.163Hgb. A local equilibrium value during formation of ferrohogbomite was probably correlated with pseudomorphs size and thus do not transcend 1 mm3. Thermobarometry yields metamorphic temperature and pressure of ferrohogbomite formation as T=665 °C, P=5.8 kbar, which correspond to late retrograde stage of thermal metamorphism of diatexites. To present day in Russia, hogbomite group mineral was known only on South Urals and Aldan Shield in Eastern Siberia.
KEYWORDS: ferrohogbomite-2S2N; corundum; pseudomorphs; diatexite; thermal metamorphism; Western Sangilen; Thermocalc
FUNDING: The study was carried out as part of a state assignment of the Sobolev Institute of Geology and Mineralogy
FOR CITATION: Selyatitskii A.Yu., 2022. Ferrohogbomite-2S2N in the Diatexites of Western Sangilen, South-Eastern Tuva, Russia. Geodynamics & Tectonophysics 13 (3), 0638. doi:10.5800/GT-2022-13-3-0638
SB RAS.
RESEARCH ARTICLE
Received: December 8, 2021 Revised: February 25, 2022 Accepted: March 15, 2022
Correspondence: Alexander Yu. Selyatitskii, selya@igm.nsc.ru
ФЕРРОХEГБОМИТ-2S2N В ДИАТЕКТИТАХ ЗАПАДНОГО САНГИЛЕНА, ЮГО-ВОСТОЧНАЯ ТУВА, РОССИЯ
А.Ю. Селятицкий
Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, 630090, Новосибирск, пр-т Академика Коптюга, 3, Россия
АННОТАЦИЯ. В глубинном (7-8 кбар) контактовом ореоле Баянкольского габбро-монцодиоритового массива (Западный Сангилен, Алтае-Саянская складчатая область) в метапелитах, подвергшихся высокой степени плавления (диатектитах), обнаружены ильменит-магнетит-корунд-шпинелевые нодули, содержащие редкий минерал - феррохёгбомит^2Ы. Железоглиноземистые нодули представляют собой псевдоморфозы, образованные при прогрессивном распаде ставролита в ходе высокоградиентного термального метаморфизма провесов кровли габбро-норитов. Образование феррохёгбомита^2Ы происходило за счет позднего изменения минералов псевдоморфоз. Количественно рассчитанная моновариантная реакция образования минерала в системе Fe-Al-Ti-Zn-H2O имеет вид: 0.96Spl+0.194Ilm+0.116Mgt+0.036Crn+0.163H2O=0.163Hgb. Условия образования ферро-хёгбомита^2Ы - T=665 °C, P=5.8 кбар - отражают позднюю стадию регрессивного метаморфизма диатектитов на границе амфиболитовой и эпидот-амфиболотовой фаций, когда стало возможным образование водосодержа-щих минералов.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: феррохёгбомит^2Ы; корунд; псевдоморфозы; диатектиты; термальный метаморфизм; Западный Сангилен; Thermocalc
ФИНАНСИРОВАНИЕ: Исследование выполнено в рамках госзадания ИГМ СО РАН.
1. ВВЕДЕНИЕ
Феррохёгбомит-2N2S является FeO-содержащим минералом группы хёгбомита и образует одноименную подгруппу [Armbruster, 2002] с кристаллохимической формулой IV(Fe2+,Mg,Zn,Al)6VI(Al,Fe3+,Ti)16030(0H)2. Структура минерала состоит из чередующихся шпинелеподоб-ных и ноланитоподобных слоев [Gatehouse, Grey, 1982] и сложена по типу плотнейшей гексагональной упаковки с пространственной группой симметрии P63mc. По химическому составу он подобен шпинели-герци-ниту, но при этом содержит TiO2 и воду. Поскольку до настоящего времени из подгруппы феррохёгбомита в природе известен только один политип, а именно фер-рохёгбомит-2N2S [Schertl et al., 2019], в дальнейшем тексте статьи для описываемого минерала используется сокращенное название «феррохёгбомит».
Первый минерал из группы хёгбомита был найден А. Гавелином в 1916 г. при изучении железных руд Швеции. В англоязычной литературе принято считать [Hejny et al., 2002], что первое структурное исследование минералов группы хёгбомита выполнено в работе [Gatehouse, Grey, 1982], но еще в 1964 г. Н.В. Беловым дано довольно точное кристаллохимическое описание этого минерала [Belov, 1964]. Долгое время считалось, что он является редкой акцессорной фазой метаморфических пород, однако в настоящее время за рубежом его довольно часто описывают в месторождениях железных и сульфидных руд и в средне- и высокометаморфизо-ванных высокоглиноземистых метапелитах, недосы-щенных кремнеземом (см., например, сводки [Petersen et al., 1989; Armbruster, 2002]). В России находки минералов группы хёгбомита по-прежнему редки и описаны на Урале и Алданском щите [Moleva, Myasnikov,
1952; Makagonov, 1998; Bocharnikova et al., 2005; Grew et al., 1989].
На территории Западного Сангилена этот минерал впервые описан автором в работе [Selyatitskii, 2008]. Находка сделана в глубинном контактовом ореоле Баянкольского габбро-монцодиоритового массива, в метапелитах провесов кровли в экзоконтакте габбро-норитов.
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Составы минералов получены на рентгеноспектраль-ном микроанализаторе Jeol JXA-8100 Superprobe в ЦКП многоэлементных и изотопных исследований СО РАН (аналитик Е.Н. Нигматулина, ИГМ СО РАН, г. Новосибирск). Ускоряющее напряжение составляло 20 кВ, ток поглощенных электронов - 40 нА, диаметр зонда - 2 мкм, время счета 10 с на каждой аналитической линии. Стандартами для анализируемых оксидов служили природные и синтетические минералы. Расчет формульных коэффициентов минералов производился на основе четырех кислородов для шпинели, 31 - для феррохёгбо-мита, 8 - для плагиоклаза, 11 - для биотита, 48 - для ставролита, 3 - для корунда, 18 - для кордиерита, 23 - для жедрита. Количественный расчет моновариантной минеральной реакции образования феррохёгбомита выполнялся в программном пакете Mathematka 9.0 по реальным (микрозондовым) составам минералов, пересчитанным на формульные коэффициенты. Р-Т-условия метаморфизма рассчитывались с помощью программы ^егтосак [Powell et al., 1998] версии te321 с использованием внутренне согласованной базы термодинамических данных [Holland, Powell, 1998]. Сокращения минералов выполнены по [Whitney, Evans, 2010].
3. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ
Синколлизионный Баянкольский габбро-монцо-диоритовый массив (рис. 1) ордовикского возраста находится в пределах Эрзинской сдвиговой зоны Западного Сангилена, на юго-западной окраине Тувино-
Монгольского микроконтинента. Подробное геологическое описание со ссылками приводится в работе [8е1уаШБкл et а1., 2021]. Глубина становления массива составляет 26-29 км, т.е. соответствует нижней коре. Вмещающие метапелиты испытали высокоградиентный1
х х х х х х : хТГх ххххххххх ххххххххххххххх ххххххххххххххххх :ххххххххххххххххххххх :хххххххххххххххххххххххххх
FXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX : х х храх ххххххххххххххххххххххххх^
'XXXXlf X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X
-t- \X_XX ХХХХХХХХ хХ*) хххххххх
хТТ) ^чхх ххххххххххх1582 м;/+ +У хххххххх х XV^^J^^X X ххххххххххххх Лххххххх
X X у V- сг\х XXXXXXXXXXXXXV" кххххххх чх X X X X X Х?Ц«Х ХХХХХХХХХХХ xVV X X X X X
jXXXXXXX xVviX ХХХХХХХХХХХ X ХчУ XXX
:ххххххххххххххххххххххххх [ХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХ.
:vvvvvvvvvvvvvvvvvv>
I I г
г г г
ггггггггггг к -г г г г г г
" г г
г г
I" г г г г г г г г г г г г
X х^ X X X X X X X X X X XX X X
т
95°31' в.д.
95°32'
г
95°33'
56'
48° с.ш.
0.5 км
■¡ХХХ> 2 + + 3
III
□
1735 10 \ X70 11 12
96° в.д.
104°
4
6
5
7
8
9
Рис. 1. Схема метаморфической зональности (М2) в глубинном контактовом ореоле Баянкольского массива, Западный Сангилен (по [Selyatitskii et al., 2021]).
1-2 - породы массива: 1 - габбро-нориты, 2 - монцодиориты и Qtz диориты; 3 - гранитоиды; 4-5 - контактово-метаморфиче-ский ореол (волнистые линии - направление сланцеватости): 4 - Ms-Sil зона, 5 - Crd-Kfs зона; 6 - диатектиты провесов кровли; 7- карбонаты чехла; 8 - аллювиальные отложения; 9 - положение изученного образца с рис. 2; 10 - абсолютные отметки высот; 11 - элементы залегания; 12 - граница тектонического покрова.
Fig. 1. Scheme of metamorphic zoning М2 in the deep contact aureole of the Bayan-Kol intrusion, Western Sangilen (after [Selyatitskii et al., 2021]).
1-2 - gabbronorite (1) and monzodiorite and Qtz diorite (2) of Bayan-Kol intrusion; 3 - granitoids; 4-5 - Ms-Sil (4) and Crd-Kfs (5) zones in contact metamorphic aureole (wave-like symbols show shistosity orientation); 6 - roof pendant diatexites; 7 - carbonate sediments; 8 - alluvium; 9 - sampling sites (Fig. 2); 10 - elevations above sea level (m); 11 - layer dip; 12 - thrust front.
1 Термин «высокоградиентный» использован в отношении высокотемпературного (высокоградного) метаморфизма с высокими температурными градиентами, превышающими нормальную (по [Kelsey, Hand, 2015]) геотерму континентальной коры. Таким образом, этот термин не привязан к давлению и включает процессы как HT/LP, так и UHT метаморфизма по [Kelsey, Hand, 2015], а также применим к терминам «контактовый метаморфизм» и «зональный метаморфизм умеренных давлений» в трактовке [Reverdatto et al., 2019].
термальный метаморфизм (М2) при давлении 7-8 кбар, при этом температура на контакте с монцодиоритами достигала 880-910 °С (северная часть массива), в контакте с габбро-норитами - 950 °С (юго-восточная часть массива), что соответствует гранулитовой фации [Selyatitskii et al., 2021]. Термальный метаморфизм в связи с Баянкольским массивом наложен на регионально ме-таморфизованные гранат-ставролит-кианитовые сланцы этапа М1 с оцененными Р-Т-параметрами 6-8 кбар, 600-670 °С.
В районе выхода основного тела габброидов в юго-восточной части массива наблюдается субгоризонтальный интрузивный контакт габброидов и метаморфических пород, слагающих провесы кровли. В контакте с габброидами метапелиты испытали интенсивное плавление и десиликацию с разрушением непрерывной метаморфической слоистости и полосчатости меланосо-мы и превращены в диатектиты (термин по [Brown, 1973]). Находка феррохёгбомита сделана в образце диа-тектитов из области непосредственного экзоконтакта с габбро-норитами (расстояние до интрузивного контакта 20-30 см).
4. РЕЗУЛЬТАТЫ
Диатектиты неоднородны по текстурно-структурным признакам. Они имеют «мелкоблоковый» облик (рис. 2, а) - тугоплавкий глиноземистый остаток представляет собой небольшие, «растащенные» расплавом и разноориентированные фрагменты размером от 2 до 10 см, погруженные в плагиоклаз-кордиеритовый или кордиерит-жедрит-плагиоклазовый матрикс с вкраплениями биотита, зеленой шпинели-герцинита и структурой, напоминающей габбро-офитовую. Можно выделить два вида реститовых фрагментов.
1. Визуально черного цвета, мелкозернистого строения (размер зерен от 5-20 до 100 мкм), вытянутой, змеевидной или округлой формы; состоят из зерен ильменита, корунда, шпинели, магнетита и биотита, «плавающих» среди зерен плагиоклаза и, реже, кордиерита. В рудных скоплениях округлой формы встречаются реликтовые зерна граната. В реститах этого типа встречены полиминеральные глиноземистые обособления овальной формы (нодули) размером до 500x700 мкм, состоящие из зерен ильменита, корунда, магнетита, герцинита и феррохёгбомита (размер зерен до 50 мкм), окруженные зернистым агрегатом плагиоклаза ма-трикса (рис. 2, б, в, г). Кроме того, тонкие (1-5 мкм) незамкнутые каемки феррохёгбомита нарастают на индивидуальные зерна (30-45 мкм) шпинели, корунда и магнетита, встречающиеся в плагиоклазовом матрик-се (рис. 2, д).
2. Светлые, иногда голубоватого цвета, фрагменты таблитчатой формы; состоят преимущественно из сплошных масс неравномерно-зернистого (50-500 мкм) Spl-Bt-Pl-Crd матрикса и порфиробластового кордие-рита (до 2-3 мм), содержащего мелкие вкрапления магнетита, шпинели и полурастворившиеся реликты биотита неправильной формы, в котором находятся
гексагональные кристаллы корунда, шпинель, магнетит, ставролит и хёгбомит. Ставролит образует призматические кристаллы внутри или по границе с биотитом и каемки вокруг шпинели, магнетита и корунда (рис. 2, е) и, по всей вероятности, является поздним, образовавшимся на регрессивном этапе по минералам пика. Хёгбомит образует изометричные зерна в биотите и незамкнутые каймы по зернам шпинели совместно со ставролитом (рис. 2, е). Кроме того, в таких реститовых фрагментах отмечены сохранившиеся порфи-робласты граната, содержащие вкрапления шпинели, кордиерит и биотит.
Химический состав феррохёгбомита и окружающих его минералов представлен в табл. 1. Шпинель по составу отвечает герциниту с переменным количеством ZnO. Содержание этого компонента в феррохёгбомите прямо пропорционально его содержанию в соседних зернах шпинели, с которыми он контактирует или которые окаймляет (рис. 3, а, в). При этом состав шпинели практически постоянный в различных зернах одного нодуля, но в разных нодулях содержание ZnO в шпинели может варьироваться очень сильно (Прил. 1, табл. 1; рис. 3, а). Соответственно изменяется и содержание ZnO в феррохёгбомите - от 2.67 до 6.27 мас. %. Минимальное содержание ZnO отмечается в каемках феррохёгбомита по отдельным зернам шпинели и магнетита матрикса ^пО ~1.25 мас. %) из реститов первого типа, а также в зернах феррохёгбомита в реликтах биотита Рп0=0.43-0.50 мас. %) из реститов второго типа. Подобная, но несколько более слабая корреляция отмечается для МпО (рис. 3, б, г). Некоторые зерна корунда имеют голубоватую окраску и содержат FeO до ~0.9 мас. %.
По нашему мнению, феррохёгбомитсодержащие но-дули возникли при замещении зерен первичного ставролита этапа М1 ильменитом, шпинелью, магнетитом и корундом на прогрессивной стадии термального метаморфизма М2 и по сути являются глиноземистыми псевдоморфозами.
Факторы, которые позволяют считать описываемые глиноземистые нодули псевдоморфозами именно по ставролиту, следующие:
- По форме и размеру они соответствуют сохранившимся реликтам ставролита этапа М1, который описан для северо-западной части ореола в контакте с мон-цодиоритами и содержит ZnO до 2.2 мас. % (рис. 3; табл. s6 в [8е1уаШБкп et а1., 2021]).
- Зерна шпинели в глиноземистых псевдоморфозах имеют высокое содержание ZnO (~4-13 мас. %, Прил. 1, табл. 1), которое указывает на наличие этого элемента в минерале-предшественнике. В северо-западной части ореола шпинель, замещающая ставролит, также характеризуется высоким содержанием ZnO - до 19 мас. % (табл. s7 в [8е1уаШБкп et а1., 2021]).
- Псевдоморфозы по гранату (см. рис. 2, а), которые образуются в некоторых участках диатектитов, имеют строго округлую форму, гораздо больший размер (до 0.5 см) и иную ассоциацию минералов: кордиерит,
Рис. 2. Микрофотографии шлифов диатектитов из глубинного контактово-метаморфического (М2) ореола Баянкольского габбро-монцодиоритового массива, Западный Сангилен.
(а) - полированный образец диатектита с тугоплавкими реститовыми фрагментами, погруженными в анатектический расплав; желтые стрелки указывают на псевдоморфозы по гранату; (б, в, г) - феррохёгбомитсодержащие ильменит-магнетит-корунд-шпинелевые псевдоморфозы по регионально-метаморфическому ставролиту М1; (5) - мелкие зерна шпинели, голубого корунда и магнетита матрикса с тонкими каемками феррохёгбомита; (е) - каймы новообразованного регрессивного ставролита (М2) вокруг шпинели, корунда, магнетита и биотита; в нижней части фотографии - фрагмент каймы феррохёг-бомита по кристаллу корунда.
Fig. 2. Plane photomicrographs of diatexites from deep contact metamorphic aureole (M2) near Bayan-Kol gabbro-monzodiorite intrusion of Western Sangilen.
(а) - polished specimen of diatexites with refractory restite fragments, submerged into anatectic melt; yellow arrows show garnet pseudomorphs; (б, в, г) - ferrohogbomite-bearing ilmenite-magnetite-corundum-spinel pseudomorphs after regional metamorphic staurolite (M1); (5) - fine grains of matrix spinel, blue corundum and magnetite with thin ferrohogbomite rims; (е) - rims of retrograde staurolite (after M2) around spinel, corundum, magnetite and biotite and small fragment of ferrohogbomite rim around corundum in lower part of the photo.
жедрит, биотит, магнетит, шпинель, а также многочисленные небольшие резорбированные фрагменты самого граната. При этом включения шпинели, которые содержатся в незамещенных порфиробластах граната диатектитов, имеют низкое содержание ZnO (-0.70 мас. % табл. s7 в [8е1уа№кп et а1., 2021]).
Предполагаемая схема минеральной реакции образования глиноземистых псевдоморфоз при разложении ставролита М1 следующая:
St^Spl+Crn+Пm+Mag+SЮ2.
В псевдоморфозах отсутствуют Si-содержащие минералы, поэтому логично предположить, что реакция разложения ставролита не изохимична по кремнию и этот компонент мигрирует с фронта реакции в окружающий матрикс, в котором основным Si-содержащим минералом является плагиоклаз-битовнит.
Р-Т-условия образования диатектитов на пике глубинного контактового метаморфизма соответствуют гранулитовой фации: Р=7-8 кбар, Т=950 °С [Бе1уаШ-Бкл et а1., 2021]. Однако, согласно приведенным выше
(а) 1412 -10 -
о 8-
га
S
О 6-
с
N
4 -2 -0 -
(б) 0.6
■
0.2
0.3 0.4
#Mg
0.5
О Шпинель
0.5 -
0.4 -
0.3 -
0.2
■
0.2
■ Феррохёгбомит
0.3 0.4
#Mg
0.5
(в) 7 6
х
ф
5 -
4 -
2 3
1 -
Ъс
X X
-1-1-1-1-1-1-1
3 6 9 12
ZnO, мас. % (Spl)
(г) 0.40
0.35 -
g
х
ф
0.30 -
0.25 -
0.20
X X
X XX
х X
X X
0.3
0.4 0.5
MnO, мас. % (Spl)
0.6
Рис. 3. Состав феррохёгбомита и шпинели из диатектитов глубинного контактово-метаморфического (М2) ореола Баян-кольского габбро-монцодиоритового массива, Западный Сангилен.
(а), (б) - диаграммы #Mg-ZnO (а) и #Mg-MnO (б) для феррохёгбомита и шпинели; #Mg=(Mg+Fe)/Mg; прямыми линиями соединены составы феррохёгбомита и шпинели, находящиеся в контакте друг с другом; кружками обведены составы зерен из одной псевдоморфозы; (е), (г) - корреляция состава контактирующих зерен феррохёгбомита и шпинели по ZnO (е) и MnO (г). Составы минералов из приведенной Прил. 1, табл. 1.
Fig. 3. Electron microprobe composition of ferrohogbomite-2N2S and spinel from diatexites in the deep-seated contact metamorphic aureole of the Bayan-Kol intrusion, Western Sangilen.
(а), (б) - #Mg-ZnO (а) и #Mg-MnO (б) diagrams for ferrohogbomite-2N2S and spinel; #Mg=(Mg+Fe)/Mg; straight lines connect compositions of ferrohogbomite-2N2S and spinel in a contact to each other; circles outline compositions of grains from the same pseudo-morphs; (е), (г) - correlation of ZnO (е) and MnO (г) for contacting grains of the ferrohogbomite-2N2S and spinel. Mineral compositions are from App. 1, Table 1.
2
0
микроструктурным признакам (каймы минерала по отдельным зернам глиноземистых и рудных минералов в матриксе (см. рис. 2, д, е)), собственно феррохёг-бомит образовался не на пике, а на регрессивной стадии при замещении шпинели, корунда, магнетита и ильменита.
Рассчитанное количественно уравнение моновариантной минеральной реакции образования феррохёг-бомита в глиноземистых псевдоморфозах в системе Ре-Л1-Т1-7п-И20 имеет следующий вид:
0.96Sp1+0.194I1m+0.116Mag+0.036Crn+0.163H2O= =0.163FeHgb.
Р кбар
Рис. 4. Условия образования феррохёгбомита в диатектитах глубинного контактово-метаморфического ореола Баянкольского габбро-монцодиоритового массива.
1 - линии моновариантных равновесий метапелитов в системе KMASH, рассчитанные в Thermocalc версии 3.21 (подробности в [Selyatitskii et al., 2021]); 2 - граница фазового перехода Ky-Sil по данным Thermocalc-3.21; 3 - линии реакций в системе KFMASH [Spear et al., 1999]; 4 - граница устойчивости парагенезиса Spl+Qtz [Harley, 1998]; 5 - поле стабильности парагенезиса Opx+Sil в системе KFMASH [Carrington, Harley, 1995]; 6-7 - Р-Т-условия образования диатектитов в провесах кровли на контакте с габброидами (по данным [Selyatitskii et al., 2021]): 6 - пик, 7 - раннерегрессивная стадия; 8 - Р-Т-условия образования феррохёгбомита^2^ 9-10 - Р-Т-тренды метаморфической эволюции метапелитов в термальном ореоле, по данным [Selyatitskii et al., 2021]: 9 - прогрессивный от регионально-метаморфического этапа М1 до пика М2, 10 - регрессивная Р-Т-эволюция М2; 11 - позднерегрессивный этап М2, установленный в данной работе.
Fig. 4. P-T conditions of ferrohogbomite-2S2N formation in the diatexite in the deep contact metamorphic aureole of the Bayan-Kol gabbro-monzodiorite intrusion.
1 - univariant equilibrium line in KMASH system calculated in Thermocalc 3.21 (more details in [Selyatitskii et al., 2021]); 2 - Ky-Sil phase transition boundary, according to Thermocalc 3.21; 3 - reaction lines in the KFMASH system [Spear et al., 1999]; 4 - stability limits of Spl+Qtz assemblage [Harley, 1998]; 5 - stability field of Opx+Sil assemblage in the KFMASH system [Carrington, Harley, 1995]; 6-7 - P-T parameters of diatexite formation in the roof pendant in the contact with gabbronorite (after [Selyatitskii et al., 2021]): 6 - the peak of contact metamorphism M2, 7 - early retrograde stage; 8 - P-T conditions for ferrohogbomite-2S2N formation; 9-10 - metamorphic P-T trends of metapelite in the thermal aureole (after [Selyatitskii et al., 2021]): 9 - progressive one from regional metamorphism M1 to peak stage of contact metamorphism M2, 10 - early retrograde P-T evolution of M2; 11 - late retrograde P-T evolution of M2, from this study.
Термодинамические условия образования хёгбо-мита изучены слабо. Р-Т-условия регрессивного метаморфизма и вероятного образования феррохёгбомита были рассчитаны с помощью программы Thermocalc по минеральной ассоциации Bt-Spl-Crn-Crd-St-Mag (см. рис. 2, е; Прил. 1, табл. 1) из реститового фрагмента второго типа и составляют: T=665 °C, P=5.8 кбар. Оцененные ранее Р-Т-параметры регрессивного метаморфизма диатектитов в 850 °C, 6.4 кбар [Selyatitskii et al., 2021] представляют собой раннюю регрессивную стадию, в то время как полученные в настоящей работе Р-Т-усло-вия отражают более позднюю стадию регрессивного метаморфизма (рис. 4), когда стало возможным образование водосодержащих минералов (ставролита и фер-рохёгбомита).
5. ОБСУЖДЕНИЕ И ВЫВОДЫ
Изолированность FeHgb-содержащих глиноземистых псевдоморфоз агрегатом зерен плагиоклаза предполагает, что локально-равновесный объем при образовании феррохёгбомита сопоставим с размерами отдельных нодулей и, таким образом, не превышает 1 мм3. Широкое развитие корунда и, особенно, шпинели, отсутствие Si-содержащих фаз в псевдоморфозах и кварца в матриксе предполагают десиликацию контактовых метапелитов в ходе плавления и порционного удаления ранних анатектических выплавок, обогащенных кремнекислотой и щелочами. На это же может указывать и основной состав плагиоклаза в матрик-се, соответствующий битовниту, а также появление в диатектитах жедрита.
Обнаружение феррохёгбомита в этой ассоциации представляет собой редкую минералогическую находку, характерную для малокремнистых метапелитовых пород гранулитовой и амфиболитовой фаций.
Полученные Р-Т-данные близки предполагаемым условиям образования хёгбомита из сапфиринсодер-жащих гранулитов Южной Норвегии: 550-620 °С, 67 кбар, в которых он также образовался на стадии регрессивного метаморфизма при замещении шпинели и рутила/ильменита [Visser et al., 1992].
Таким образом, феррохёгбомит в диатектитах термального ореола Баянкольского массива представляет собой продукт позднего регрессивного метаморфизма на границе амфиболитовой и эпидот-амфиболо-товой фаций и образовался по ранним железоглино-земистым минералам контактово-метаморфического этапа М2: шпинели, корунду, магнетиту и ильмениту, заместившим ставролит предыдущего этапа метаморфизма (М1).
6. БЛАГОДАРНОСТИ
Автор благодарит сотрудников ИГМ СО РАН д.г.-м.н. А.Э. Изоха и к.г.-м.н. В.Г. Владимирова за помощь при проведении полевых работ, к.г.-м.н. В.В. Хлестова за консультации по расчету минеральных реакций в программном пакете Математика, а также рецензента к.г.-м.н. Л.З. Резницкого (ИЗК СО РАН) за конструктивные
замечания, позволившие улучшить первоначальный вариант статьи.
7. КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ / CONFLICT OF INTERESTS
Автор заявляет об отсутствии у него конфликта интересов. Автор прочитал и согласен с опубликованной версией рукописи.
The author has no conflicts of interest to declare. The author has read and agreed to the published version of the manuscript.
8. ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Armbruster T., 2002. Revised Nomenclature of Hog-bomite, Nigerite, and Taaffeite Minerals. European Journal of Mineralogy 14 (2), 389-395. https://doi.org/10.1127/ 0935-1221/2002/0014-0389.
Belov N.V., 1964. Sketches in Structural Mineralogy. 103. Hogbomites - Ti-Hegsagonal Spinels. Collected Articles on Mineralogy of L'vov University 18 (4), 371-376 (in Russian) [Белов Н.В. Очерки по структурной минералогии. 103. Хёгбомиты - Ti-гексагональные шпинели // Минералогический сборник Львовского университа. 1964. № 18. Вып. 4. С. 371-376].
Bocharnikova T.D., Pribavkin S.V., Kholodnov V.V., 2005. Hogbomite from Ilmenite-magnetite Ores of Kusinskiy Massive (South Ural). Proceedings of the Russian Mineralogical Society 134 (2), 84-89 (in Russian) [Бочарникова Т.Д., Прибавкин С.В., Холоднов В.В., Воронина Л.К. Хёгбомит из ильменит-магнетитовых руд Кусинского массива (Южный Урал). Записки Российского минералогического общества. 2005. Т. 134. № 2. С. 84-89].
Brown M., 1973. The Definition of Metatexis, Diatexis and Migmatite. Proceedings of the Geologists Association 84 (4), 371-382. https://doi.org/10.1016/S0016-7878(73) 80021-5.
Carrington D., Harley S.L., 1995. Partial Melting and Phase Relations in High Grade Metapelites: An Experimental Pe-trogenetic Grid in the KFMASH System. Contribution in Mineralogy and Petrology 120, 270-291. https://doi.org/ 10.1007/BF00306508.
Gatehouse B.M., Grey I.E., 1982. The Crystal Structure of Hogbomite-8H. American Mineralogy 67 (3-4), 373-380.
Grew E.S., Drugova G.M., Leskova N.V., 1989. Hogbomite from the Aldan Shield, Eastern Siberia, USSR. Mineralogical Magazine 53 (371), 376-379. https://doi.org/10.1180/min mag.1989.053.371.14.
Harley S.L., 1998. Ultrahigh Temperature Granulite Meta-morphism (1050 °C, 12 kbar) and Decompression in Garnet (Mg70)-0rthopyroxene-Sillimanite Gneisses from the Rauer Group, East Antarctica. Journal of Metamorphic Geology 16 (4), 541-562. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.1998.00155.x.
Hejny C., Gnos E., Grobety B., Armbruster T., 2002. Crystal Chemistry of the Polysome Ferrohogbomite-2N2S, a Long-Known but Newly Defined Mineral Species. European Journal of Mineralogy 14 (5), 957-967. https://doi.org/ 10.1127/0935-1221/2002/0014-0957.
Holland T.J.B., Powell R., 1998. An Internally Consistent Thermodynamic Data Set for Phases of Petrological Interest. Journal of Metamorphic Geology 16 (3), 309-343. https:// doi.org/10.1111/j.1525-1314.1998.00140.x.
Kelsey D.E., Hand M., 2015. On Ultrahigh Temperature Crustal Metamorphism: Phase Equilibria, Trace Element Thermometry, Bulk Composition, Heat Sources, Timescales and Tectonic Settings. Geoscience Frontiers 6 (3), 311-356. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2014.09.006.
Makagonov E.P., 1998. The Trilling of Perovskite Twins and the Fourlings of Hogbomite from Pits of Shishimsko-Nazyamskie Mountains of the South Urals. Vol. 8. Publishing House of the Institute of Mineralogy UB RAS, Miass, p. 49-56 (in Russian) [Макагонов Е.П. Тройники двойников перовскита и четверники хёгбомита из копей Шишимско-Назямских гор Южного Урала // Уральский минералогический сборник. Миасс: Изд-во ИМин УрО РАН, 1998. № 8. С. 49-56].
Moleva V.A., Myasnikov VS., 1952. About Hogbomite and Zincohogbomite as Its Variety. Doklady of the USSR Academy of Sciences 83 (5), 733-736 (in Russian) [Молева В.А., Мясников В.С. О хёгбомите и его разновидности цинкхёгбо-мите // Доклады АН СССР. 1952. Т 83. № 5. С. 733-736].
Petersen E.U., Essene E.J., Peacor D.R., Marcotty L.A., 1989. The Occurrence of Hogbomite in High-Graid Metamorphic Rocks. Contribution to Mineralogy and Petrology 101, 350-360. https://doi.org/10.1007/BF00375319.
Powell R., Holland T., Worley B., 1998. Calculating Phase Diagrams Involving Solid Solutions via Nonlinear Equations, with Examples Using THERMOCALC. Journal of Meta-morphic Geology 16 (4), 577-588. https://doi.org/10.11 11/j.1525-1314.1998.00157.x.
Reverdatto V.V, Likhanov I.I., Polyansky O.P., Sheplev V.S., Kolobov VYu., 2019. The Nature and Models ofMetamorphism.
Springer, 330 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-0 3029-2.
Schertl H.-P., Mills S.J., Maresch W.V (Eds), 2019. A Compendium of IMA-Approved Mineral Nomenclature. Proceedings of the XXII General Meeting of the International Mineralogical Association (August 13-17, 2018, Melbourne, Australia). IMA, 353 p.
Selyatitskii A.Y., 2008. Rare Mineral Hogbomite as Accessory Phase in Diatexites of Western Sangilen. In: Proceedings of the Fourth Youth Siberian International Conference on Earth's Science (December 1-3, 2008). Novosibirsk, p. 241-242 (in Russian) [Селятицкий А.Ю. Редкий минерал феррохёгбомит, как акцессорная фаза в диатектитах Западного Сангилена (Ю.-В. Тыва) // Тезисы докладов Четвертой Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (1-3 декабря 2008 г.). Новосибирск, 2008. С. 241-242].
Selyatitskii A.Y., Polyansky O.P., Shelepaev R.A., 2021. A High-Pressure Thermal Aureole of the Bayan-Kol Gabbro-Monzodiorite Intrusion (Western Sangilen, Southeastern Tuva): Evidence for Lower-Crust Mafic Magma Chambers. Russian Geology and Geophysics, 62 (9), 987-1005. https:// doi.org/10.2113/RGG20194157.
Spear F.S., Kohn M.J., Cheney J.T., 1999. P-T Paths from Anatectic Pelites. Contribution Mineralogy and Petrology 134, 17-32. https://doi.org/10.1007/s004100050466.
Visser D., Thijssen P.H.M., Schumacher J.C., 1992. Hogbomite in Sapphirine-Bearing Rocks from the Bamble Sector, South Norway. Mineralogical Magazine 56 (384), 343-351. https://doi.org/10.1180/minmag.1992.056. 384.06.
Whitney D.L., Evans B.W., 2010. Abbreviations for Names of Rock-Forming Minerals. American Mineralogy 95 (1), 185-187. https://doi.org/10.2138/am.2010.3371.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 / APPENDIX 1
Таблица 1. Микрозондовые составы минералов из диатектитов термального ореола Баянкольского массива, Западный Сангилен Table 1. Electron microprobe composition of alumina minerals from diatexites of the thermal aureole near Bayan-Kol intrusion, Western Sangilen
Компонен Псевдоморфоза 1 Псевдоморфоза 2 Псевдоморфоза 3
т Crn Spl Spl FeHgb FeHgb FeHgb Pl* Spl Spl FeHgb Crn Spl Spl FeHgb Pl*
0.03 0.02 0.03 0.04 0.00 0.00 44.76 0.06 0.02 0.04 0.04 0.00 0.05 0.03 46.47
Ti02 0.01 0.00 0.03 5.39 4.58 3.89 0.00 0.02 0.02 5.02 0.04 0.03 0.00 4.93 0.03
A1A 99.68 58.33 58.67 59.44 58.61 59.41 35.09 61.62 61.90 61.68 99.40 57.78 59.88 59.25 34.31
FeO 0.57 24.50 24.43 22.95 23.03 22.92 0.46 23.16 23.54 21.17 0.87 22.07 20.87 21.48 0.19
MnO 0.01 0.43 0.36 0.25 0.25 0.30 0.01 0.48 0.52 0.35 0.02 0.46 0.50 0.38 0.01
MgO 0.01 7.89 8.15 5.70 6.06 6.05 0.01 9.94 10.29 7.11 0.01 7.52 6.65 5.57 0.03
CaO 0.01 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 18.45 0.02 0.02 0.02 0.01 0.05 0.01 0.02 17.79
Na2° 0.00 0.38 0.36 0.21 0.21 0.17 0.75 0.00 0.00 0.00 0.04 0.00 0.00 0.00 1.11
K2O 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.00 0.01 0.01 0.01 0.00 0.01 0.00 0.02
ZnO 0.00 7.71 7.30 3.51 3.70 3.50 0.08 5.22 4.41 2.67 0.04 11.75 12.65 6.27 0.02
Сумма 100.34 99.25 99.32 97.48 96.44 96.24 99.64 100.52 100.72 98.06 100.47 99.65 100.62 97.93 99.97
Si 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 2.08 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.01 2.14
Ti 0.00 0.00 0.00 0.87 0.75 0.64 0.00 0.00 0.00 0.79 0.00 0.00 0.00 0.80 0.00
Al 1.99 1.94 1.94 15.08 15.09 15.28 1.92 1.97 1.97 15.30 1.99 1.93 1.97 15.09 1.87
Fe 0.01 0.58 0.57 4.13 4.21 4.18 0.02 0.53 0.53 3.73 0.01 0.52 0.49 3.88 0.01
Mn 0.00 0.01 0.01 0.04 0.04 0.05 0.00 0.01 0.01 0.06 0.00 0.01 0.01 0.07 0.00
Mg 0.00 0.33 0.34 1.83 1.97 1.97 0.00 0.40 0.41 2.23 0.00 0.32 0.28 1.80 0.00
Ca 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.92 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.88
Na 0.00 0.02 0.02 0.09 0.09 0.07 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.10
K 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Zn 0.00 0.16 0.15 0.56 0.60 0.56 0.00 0.10 0.09 0.41 0.00 0.25 0.26 1.00 0.00
#Mg - 0.36 0.38 0.31 0.32 0.32 - 0.43 0.44 0.37 - 0.38 0.36 0.32 -
Таблица 1. (продолжение) Table 1. (continued)
а б в г д е
Компонент Spl FeHgb Spl FeHgb FeHgb St Spl Bt Crd FeHgb FeHgb Ged
SiO2 0.00 0.09 0.04 0.05 0.04 27.77 0.03 35.16 48.67 0.06 0.04 52.72
TiO2 0.02 4.66 0.01 3.98 5.33 0.48 0.04 2.62 0.00 6.02 5.70 0.15
A!2°3 60.60 60.58 58.88 60.97 59.52 54.08 57.57 19.34 33.23 58.34 58.05 4.75
FeO 29.97 24.72 22.87 21.86 25.31 12.65 36.60 15.00 5.33 28.03 27.78 17.83
MnO 0.56 0.35 0.42 0.30 0.33 0.39 0.53 0.07 0.20 0.29 0.29 0.94
MgO 7.23 5.88 6.85 5.18 5.59 2.22 5.25 13.19 10.23 4.74 4.64 19.59
CaO 0.02 0.01 0.04 0.04 0.08 0.01 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.46
Na2O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.11 0.03 0.00 0.02 0.42
K2O 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 9.35 0.00 0.02 0.02 0.02
ZnO 2.35 1.25 10.67 4.84 1.22 0.11 0.85 0.00 0.01 0.43 0.50 0.00
Сумма 100.75 97.56 99.77 97.22 97.40 97.70 100.91 94.84 97.70 97.94 97.06 96.89
Si 0.00 0.02 0.00 0.01 0.01 8.11 0.00 3.05 4.97 0.01 0.01 7.58
Ti 0.00 0.75 0.00 0.64 0.86 0.10 0.00 0.17 0.00 0.98 0.93 0.02
Al 1.97 15.27 1.96 15.50 15.09 18.61 1.92 1.98 4.00 14.87 14.93 0.81
Fe 0.69 4.42 0.54 3.94 4.55 3.09 0.87 1.09 0.45 5.07 5.07 2.15
Mn 0.01 0.06 0.01 0.05 0.06 0.10 0.01 0.00 0.02 0.05 0.05 0.12
Mg 0.30 1.88 0.29 1.67 1.79 0.96 0.22 1.71 1.56 1.53 1.51 4.20
Ca 0.00 0.00 0.00 0.01 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.07
Na 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.01 0.00 0.00 0.12
K 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.03 0.00 0.00 0.00 0.00
Zn 0.05 0.20 0.22 0.77 0.19 0.02 0.02 0.00 0.00 0.07 0.08 0.00
#Mg 0.30 0.30 0.35 0.30 0.28 0.24 0.20 0.61 - 0.23 0.23 0.66
Примечание. * - плагиоклаз из вмещающего псевдоморфозу матрикса; а, б - индивидуальные зерна шпинели в матриксе с каймами феррохёгбомита; в - кайма феррохёгбомита по магнетиту матрикса; г - минеральная ассоциация для оценки Р-Т-условий образования феррохёгбомита в Thermocalc (+Crn, Mag); д - зерна феррохёгбомита в биотите (г); е - жедрит матрикса. #Mg=(Mg+Fe)/Mg.
Note. * - plagioclase contained ferrohogbomite-2N2S pseudomorphs; а, б - individual grains of matrix spinel with ferrohogbomite-2N2S rims; в - ferrohogbomite-2N2S rim around matrix magnetite; г - mineral association for P-T estimates with Thermocalc (+ corundum, magnetite); д - ferrohogbomite-2N2S graines in Bt from (г); е - matrix gedrites. #Mg=(Mg+Fe)/Mg.
