CC BY
39
УДК 552.33
И.А. Сотникова1
Институт геохимии СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Фоворского, 1а
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЩЕЛОЧНЫХ ПОРОД РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ГО МАССИВА БУРПАЛА (СЕВЕРНОЕ ПРИБАЙКАЛЬЕ)
Рассматриваются геохимические особенности редкометалльного массива Бурпала. Приводится новая схема магматизма массивов, которая подтверждается петрохимическими и геохимическими данными. В целом, спектры РЗЭ в изученных ранних породах массива и пегматитах характеризуются большой общностью, что свидетельствует об их генетическом родстве. Распределение редких элементов на спайдер-диаграммах также подтверждают генетическую связь пород Бурпалинского массива.
Ключевые слова: редкоземельные элементы, спайдер-диаграмма, пегматит, сиенит, апа-тит-флюоритовые породы. Библиогр.2 назв. Ил.4
1.А. Sotnikova
Institute of Geochemistry of Siberian Department of Russian Academy of Sciences, 664033, 1a Favorskii St., Irkutsk. GEOCHEMICAL FEATURES OF ALKALINE ROCKS, MASSIF BURPALA (NORTERN BAIKAL AREA)
The article discusses geochemical features of rare-metal massif Burpala. The article gives a new scheme of magmatism of massifs, which is verified by petrogeochemical and geochemical dates. As a whole REE spectra in the studied early rocks of the massif and pegmatites are characterized by the a great similarity that indicates their genetic relationship. The distribution of rare elements on the spider-diagrams also verifies the genetic association of all rocks of the Burpala massif Key words: rare earth elements, spider-diagram, pegmatite, syenite, apatite-fluorite rocks. Bibliography 2 title. Illustrations 4.
Массив Бурпала расположен в Северном Прибайкалье (Рис. 1), представляет собой интрузию центрального типа площадью около 250 км . Массив относится к уникальным редкометалльным щелочным объектам.
Вмещающими породами массива являются теригенно-осадочные отложения (алевропесчаники, песчаники, алевролиты). Внедрение интрузии повлекло за собой образование зоны кордиеритовых и биотитовых роговиков и ороговикованных пород мощностью до 100 м [1].
Наиболее ранними породами массива являются дайки шонкинитов, мощностью 1-5 м. и протяженность до 100 м., встреченные во вмещающих породах его юго-западной части. Следующая фаза внедрения - нефелиновые сиениты, которые расположены в центральной части. Главная фаза массива представлена среднезерни-стыми трахитоидными пуласкитами (70% площади массива).
В приконтактовых частях массива пуласкиты переходят в кварцевые сиениты (20% площади массива).
1Сотникова Ирина Александровна, младший научный сотрудник; тел.: (3952)51-14-60, e-mail: vlad@igc.irk.ru. Выпускница НИ ИрГТУ 2002 г.
Sotnikova Irina Alexandrovna, the younger scientific employee; (3952)51 14 60, e-mail:vlad @igc.irk.ru.
Рис. 1. Схема геологического строения массива Бурпала: 1 - четвертичные отложения, 2 - мелкозернистые щелочные граниты, 3 - мариуполиты, 4 -фойяиты, 5 - полосчатые порфировидные сиениты, 6 - трахитоидные арфведсо-нит-эгириновые сиениты, нефелиносодержащие сиениты, 7 - массивные кварцевые сиениты и сиениты, 8 - апатит-флюоритовая жила, 9 - пегматиты, 10 -пироксен-биотитовые кордиеритовые роговики, 11 - сланцы, 12 - карбонатиты
Породы жильной фации очень разнообразны, это - нефелиновые и щелочные сиениты, редкометалльные щелочно-полевошпатовые (реже с нефелином) пегматиты, «нефелин-содалитовые мариуполиты», аляскиты и щелочные граниты, дайка апатит-флюоритовых пород и карбонатиты. На контакте редкоме-талльных пегматитов в некоторых участках с алевролитами образуются фениты мощностью до 5-10 м.
На массиве Бурпала с пегматитами связано месторождение циркония, ниобия, редкоземельных элементов и иттрия. В связи с этим важно рассмотреть поведение редких элементов в породах, чтобы определить их геохимические особенности и закономерности образования этих промышленно важных месторождений.
Главной целью исследования являлось изучение поведения редкозе-
мельных элементов не в каждом конкретном минерале, а в самих пегматитах и породах массива.
Среднее содержание редкоземельных элементов (РЗЭ) в щелочных силикатных породах главных интрузивных фаз и дайковых щелочных породах Бур-палинского массива в два раза выше по сравнению с кларком в сиенитах (5004000 ррт) (Рис. 2а) [2]. Для всех спектров характерен небольшой наклон их линий, что говорит не о малой диффе-ренцированности пород, а скорее о первичном высоком содержании тяжелых РЗЭ. Для редкометальных пегматитов массива Бурпала характерна большая дисперсия суммы РЗЭ, которая варьирует от 500 ррт до 36000 ррт, что можно объяснить высокой щелочностью пегматитов и характерно для массивов с промышленными концентрациями полезных компонентов.
Могт сЬотски (МС Оопо^Ь, 1989)
Ьа Се Рг N<1 Эт Ей Сё ТЬ 1К Но Ег Тш УЬ Ьи
Ьа Се Рг N(1 вш Ей СУ ТЬ 1К Но Ег Тт УЪ Ей
Рис. 2. Распределение редкоземельных элементов в породах массива Бурпала: а -сиениты главной фазы: 1 - нефелиновые сиениты, 2 - пуласкиты, 3 - кварцевые сиениты; б - пегматиты первой группы: 1 - с эвдиалитом, 2 - с сейдозеритом, 3 - с катаплеитом; в - пегматиты второй группы (с астрофиллитом); г - пегматиты третьей группы (с ильменитом); д - пегматиты четвертой группы (с лопаритом и ловенитом); е - пегматиты пятой группы (альбитовые); ж - пегматиты шестой группы (с лопаритом и ильменитом); з - апатит-флюоритовые породы (1), карбонатиты(2)
Пегматитовые тела нами были разделены на различные типы по спектрам РЗЭ, с учетом главных минералов - концентраторов РЗЭ. В результате получили 6 групп пегматитов, различающихся спектром РЗЭ. Следует отметить, что не встречаются пегматиты с каким-нибудь одним концентратором РЗЭ, но имеется два вида пегматитов: в I - концентратором является один главный минерал (70%), и во II- главными концентраторами является группа минералов.
На рис. 2б представлены спектры ТЯ первой группы пегматитов. Можно выделить три разновидности пегматитов: 1- с эвдиалитом (характерны наивысшие содержания РЗЭ), 2 - с игольчатыми цирконосиликатами группы ловенита - сейдозерита, 3 - с ка-таплеитом. Различные содержания РЗЭ в этих минералах связаны с различными кремне-кислородными радикалами в структуре минералов, однако очень
близкая конфигурация спектров говорит скорее всего о накоплении РЗЭ всего в одной структурной позиции. Все три разновидности пегматитов являются высокощелочными, с большим значением коэффициента агпактности (Кагп), что приводит к кристаллизации цирконоси-ликатов вместо циркона. Линии спектров начиная от Ей имеют почти горизонтальный характер с небольшим подъемом к конечным членам РЗЭ. Для пегматитов второй группы характерны значительные содержания в них астро-филлита при переменных, незначительных концентрациях лопарита и цирко-носиликатов. Для этой разновидности характерна синусоидальная линия спектра ТЯ (Рис. 2в). В начале от Ьа до Ей идет постепенное увеличение наклона спектра (вниз), затем от Ей до Но идет закономерный подъем линии спектра вверх, далее от Но до УЬ идет опускание линии спектра и почти горизонтальная линия от УЬ до Ьи. Суммарное
содержание РЗЭ соизмеримо с пегматитами первой группы.
Пегматиты третьей группы характеризуются значительными содержаниями мангано-ильменита. Кроме него в варьирующих количествах встречаются лопарит и цирконосиликаты. Для спектров ТR этих пегматитов (Рис. 2г) характерен очень незначительный наклон спектра и высокие, по сравнению с другими пегматитами, содержания суммы РЗЭ. Фракционирование Eu в них почти полностью отсутствует и линия спектра после Eu почти горизонтальна.
В пегматитах четвертой группы главными концентраторами РЗЭ являются лопарит и цирконосиликаты. Пегматиты обычно лейкократового состава, иногда содержат нефелин. Спектр ТR представлен на рис. 2д. В начале линия спектра от La до Eu имеет довольно резкий наклон вниз, затем испытывает подъем до Gd и далее проходит почти горизонтально до Lu с некоторой дисперсией в обе стороны. Спектр характеризуется некоторой аномальностью Sm, который находится почти на одной линии с Eu.
Пегматиты пятой группы характеризуются лейкократовым, существенно альбитовым составом. Редкометальные минералы в ней присутствуют в очень незначительных количествах, поэтому и суммы ТR низкие. Спектр РЗЭ этих пегматитов резко отличается от других разновидностей (Рис 2ж). В начале от La до Sm линия спектра почти горизонтальная, в некоторых пробах с небольшим наклоном, затем наблюдается резкое положительное фракционирование Eu (вверх) и далее от Gd до Lu линия спектра опять горизонтальная, вероятно фракционирование Eu связано с накоплением его в альбитовой составляющей пегматитов.
В пегматитах шестой группы среди концентраторов преобладают лопа-рит и ильменит, иногда встречается пи-рохлор. Пегматиты более меланократо-вые с преобладанием эгирина над ам-
фиболом-арфведсонитом. Спектры ТR этой разновидности (Рис. 2з) похожи на спектры предыдущих пегматитов, но имеют свои особенности. В начале идет равномерное довольно резкое понижение линии спектра до Eu (без Sm аномальности), затем резкий подъем спектра от Eu до Gd и далее почти горизонтально линии с некоторым подъемом линии спектра от Er до Lu (в некоторых пробах).
На контакте пегматитов с песчанисто-сланцевой толщей образуются довольно мощные фениты шириной до 5 м. (рис. 3). Они сложены сахаровидным альбитом и мелкими зернами эгирина и арфведсонита.
100Ю0 10000
100
" " " " "
10
1
Ьа Се Рг N(1 .Чш Ей <]*) ТЬ Цу Но Ег Тш УЬ Ьи
Рис. 3. Распределение редкоземельных элементов в фенитах
По химическому составу и редко-металльной нагрузке они мало отличаются от пегматитов. Доказательством их образования по сланцам является их мелкая полосчатость, подчеркнутая ме-ланократовыми минералами. Главными редкометалльными минералами в них являются меланоцерит, ринколит, некоторые цирконосиликаты и флюорит. Для них характерны повышенные концентрации U и P и F. Спектры РЗЭ фенитов (см. рис. 3) схожи со спектрами пегматитов 2, 3, 5 групп (см. рис. 2). Содержания суммы ТR аналогичны пегматитам.
Наиболее поздняя порода массива - апатит-флюоритовая жила, содержащая магнетит, пироксен и слюду. Ра-
нее, в связи с большими содержаниями флюорита, жилу относили к низкотемпературным гидротермальным образованиям, но проведенные термобарогео-химические исследования показали температуру образования флюорита 5600С и апатита - более 8000С. Спектр РЗЭ характеризуется плавным наклоном линии спектра с положительной Gd аномалией, причина которой нам не ясна (см. рис. 2.8).
Кроме того, обнаружена жила кальцитового карбонатита с сульфидами во вмещающих породах и жила кальцит-бревстеритовых карбонатитов в центре массива. Для этих карбонатитов характерен спектр РЗЭ близкий к спектру апатит-флюоритовых пород (см. рис. 2.8).
В целом спектры РЗЭ в изученных ранних породах массива и пегматитах характеризуются большой общностью, что свидетельствует об их генетическом родстве.
Для спайдер-диаграммы магматических пород главных фаз Бурпалин-ского массива (рис. 4.1) характерен плавный и компактный спектр.
Наблюдается следующая тенден-
ция линий спектра в схеме магматизма пород массива. Наивысшее содержание элементов (верхняя часть графиков) характерна для ранних пород - шонкини-тов и нефелиновых сиенитов. Ниже этих линий располагаются спектры жильных гранитов Бурпалинского массива. Линии пород главной фазы - пу-ласкитов и кварцевых сиенитов имеют следующие тенденции: в начале спектра они располагаются между линиями нефелиновых сиенитов и гранитов, а начиная с ТО линия пуласкитов располагается ниже линии гранитов. В общем плане линии всех пород интрузивной части Бурпалинского массива располагаются довольно компактно, что подтверждает их генетическую общность. Спайдер-спектры жильных агпаитовых сиенитов - мариуполитов довольно резко отличаются от спектров интрузивных пород главной фазы (рис. 4б). По форме, спектры мариуполитов очень похожи на спектры редкометалльных пегматитов (рис. 4в). Большая аналитическая выборка содержаний редких элементов для всех разновидностей пегматитов в виде спайдер-диаграмм представлена на рис. 4г. Несмотря на сильное различие
Рис. 4. Спайдер-диаграмма пород массива Бурпала: а - породы главной фазы: 1 - шон-киниты, 2 - нефелиновые сиениты, 3 - пуласкиты, 4 - кварцевые сиениты); б - мариуполиты; в -пегматиты; г - фениты; д - апатит-флюоритовые породы(1), карбонатиты(2)
минеральных парагенезисов редкоме-талльных минералов в отдельных телах пегматитов для них характерен очень компактный тренд линий этих элементов с одинаковыми положительными и отрицательными аномалиями.
Спайдер-спектры фенитов, которые образовались на контакте реакционных высокоредкометалльных пегматитов со сланцами, почти полностью повторяют конфигурацию спектров в пегматитах. Характерными для них являются более высокие концентрации U и особенно которые реализуются в минеральных фазах в меланоцерите, бритолите и ринколите. Линии редких элементов у одних фенитов горизонтальные, а у других наблюдается их понижение от Gd до Lu (рис. 4г).
Спайдер-спектры редких элементов самых поздних редкометалльных
образований Бурпалинского массива апатит-флюоритовых пород и карбона-титов показаны на рис. 4д. Их спектр в некоторых частях похож на спектр пегматитов, но для некоторых элементов значительно отличается от них
Распределение редких элементов на спайдер-диаграммах (Рис. 4) также подтверждает генетическую взаимосвязь всех пород Бурпалинского массива.
Библиографический список
1. Жидков А.Я. Новая Северо-Байкаль-ская щелочная провинция и некоторые черты нефелиносности пород //ДАН СССР, 1961, - Т. 140, №1, -С. 181-184.
2. Справочник по геохимии / Г.В. Войткевич и др. - М.: Недра, 1990, -278 с.
Рецензент: доктор геолого-минералогических наук, профессор НИ ИрГТУ А.П.Кочнев
