CC BY
26
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Архангельская алмазоносная нровинцнн / Богатиков O.A., Гаранин В.К., Кононова В.А. и лр. М.: Изд. МГУ, 1999. 524 с.
2. Джейке А., Луне Дж., Смит К. Кимберлиты и лампроиты Западной Австралии. Пер. с англ. \!.: Мир, 1989. 430 с.
3. Казаков И.И., Макушнн A.A. Перспективы коренной алмазоносности Башкирского чегантиклинория и сопредельных структур: Мат-лы Всерос. сов. Сыктывкар: Геопринт, 2001. С. 97-100.
4. Макушнн A.A. Перспективы коренной алмазоносности Республики Башкортостан // Отечественная геология. 1997. ,\*9 7. С. 33-36.
5. Малахов И.А. Генетическая природа и алмазоносность туффизнтов Красновишсрского района на Северном Урале на основе изучения их состава и типохимизма минералов // Геология и металлогения Урала: Сб. науч. тр. Екатеринбург: ОАО "УГСЭ", 2000. С. 183-216.
6. Малахов И.А. Особенности высокотемпературного метаморфизма хромитовых руд в альпинотипных массивах Урала, сопровождающегося повышением их качества // Петроло1ия магматических и метаморфических комплексов. Вып. 2: Мат-лы науч. конф. Томск: ЦНТИ, 2001. С. 306-311.
7. Павлов И.В., Кравченко Г.Г., Чунрынина И.И. Хромиты Кемпнрсайского плутона. М.: Наука, 1968.- 168 с.
8. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Труды ИГиГСО АН СССР. Выи. 183. Новосибирск: Наука, 1974. 264 с.
УДК 551.461 +553.491:321.6 (470.5)
И.А. Малахов
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРИРОДА АНОМАЛЬНО ВЫСОКОХРОМИСТЫХ ШПИНЕЛЕЙ В ХРОМИТАХ УРАЛА И УСЛОВИЯ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ
Аномально высокохромистым составом, как уже давно известно [1,8]. обладают шпинели во включениях в алмазах, в сростках с алмазами, а также в глубинных включениях гранатовых перидотитов, содержащихся а кимберлитах. Содержание хрома в них обычно колеблется от 62 до 6" % Сг20з, и такие хромшпинелиды обычно относят к алмазной субфации кимберлитов. Вчесге с -ем в основной массе кимберлитов всех регионов, включая Восточную Сибирь и Архангельскую область, широко распространены хромшпинелиды, характеризующиеся более умеренной хромистостью, содержащие 40-55 % оксида хрома. В этом отношении представляют определенный итерес данные по среднему их составу, приведенные в табл. 1.
Еще шире распространены хромшпинелиды в ультраосновных породах и генетически и пространственно связанных с ними хромитовых рудах. При этом с дунитовыми фациями альпинотипных массивов ультрамафитов, очень широко распространенных на Урале, обычно связаны более высокохромистые руды, содержащие 45-55 % Сг2Ог, а с гарцбургитами - более глиноземистые и умеренно хромистые руды, содержащие 35-40 % хрома.
Аномально высокохромнстые шпинели, содержащие более 60 % оксида хрома, встречаются в д>нитах альпинотипных массивов Урала крайне редко и пока были зафиксированы лишь в Кемпирсайском массиве на Южном Урале, где располагается, пожалуй, самое крупное месторождение высококачественных хромитовых руд. Однако в хромитовых рудах такие хромшпинелиды встречаются гораздо чаще. Значительное их количество в рудах этого массива было проанализировано Н.В. Павловым с коллегами [6], а в полярноуральских альпинотипных массивах -Райизском. Войкаро-Сыньинском и Сыумкеуском - А.Б. Макеевым и Н.И. Бряччаниновой (2].
Значение детального изучения хромшпинелидов очень велико еще и потому, что они, обладая весьма сложным и переменным составом, могут выступать в качестве надежных индикаторов условий формирования вмещающих их пород [11]. В дальнейшем мы показали, что они обладают очень низкой термодинамической прочностью, вследствие чего их удобно использовать для оценки температуры, давления и величины парциального давления кислорода при их первоначальном образовании или последующем метаморфизме.
Таблица 1
Средний состав высокохромистых шпинелей из включений мантийных перидотитов и в содержащихся в них алмазах в кимберлитах Якутии [9] и Архангельской области [1]
1 Компоненты Якутия Архангельская область (СВ Русской платформы)
среднее , среднее из из2$ан. 31 ан. среднее из 200 аи. зо.;отницкое поле верхотиНС-КОС поле, ср. из 15 трубка В. Гриба, ср из 19
ср. из 85 ср. из 22
1 2 3 4 5 6 7
ТЮа 0,21 0,31 0.29 0.74 2,57 1,05 0.56
Л120, 5,49 4.85 5.44 6,13 5,38 5,30 6,22
Сг205 64,50 64.50 63,69 62,25 61,38 61,92 62.40
Ре,О, 3,37 2,60 3,65 3,50 0.51 4.48 3.91
РеО 12,85 14.70 13,73 15.01 18.47 | 14.28 14,61
МпО 0,23 0.26 0,27 0,39 0.52 0,53 0,32
м*о 13,00 11,70 12.40 12,01 10,57 12,48 12,18
Сумма 99,64 98,92 99.48 100,03 99.80 100.04 100.20
Пересчет на кристаллохимическую формулу
Т1 0.042 0,063 0.058 0,148 0,520 0.211 0.111
А1 1,716 1,544 1,711 1.918 1,707 1.659 1.940
Сг 13.527 13.774 13.438 13.064 13.067 13.003 13.058
Ре" 0.673 0.556 0.735 0.723 0.184 0.918 0.779
Ре2* 2.850 3.293 3.065 3,308 4.159 3.149 3.234
Мп 0.052 0.059 0,061 0,088 0.119 0,119 0.072
Ма 5,140 1 4.711 4.933 4.752 4.243 4,941 4.805
Главные минеральные составляющие, %
Ульвошпинель 0.8 1.2 1.1 | 2.7 9.5 3.9 2.1
Шпинель 10,7 9.6 10.7 11,9 10.3 10,2 12.0
Магнохромит 53.4 49,0 50,8 47,0 41,0 50,7 47.6
Хромит 30.9 36.7 32.9 33.9 38.1 29.5 33.4
Магнетит 4.2 3.5 4.6 4.5 1.1 5.7 4.8
Основные расчетные параметры
РеОстт ( 15.88 17,04 17,02 18.16 18.93 18.31 18.13
Жслсзистость (с РеОг„,„) | 41.3 45.7 44.2 46,9 52,0 46,5 46.3
Же.юистость (с РеО) | 35,7 41,1 38.3 41,0 49.5 38.9 40.2
Хромистость 1 88.7 89.9 88,7 87,2 88,4 88.7 87,1
Доля Рс'* в Я" | 4.2 3.5 4.6 | 4.6 1.2 5.9 4.9
Примечание. 1, 3, 4, - включения в алмазах; 2 - сростки с алмазами; 5 - высокотитанистая ассоциация: 6, 7 - алмазоносный парагенезис
Многолетний опыт изучения состава акцессорных и рудообразующих хромшпинелидов из кимберлитов Среднего Тимана, разнообразных ультрамафитов, слагающих альпинотипные массивы Урала и ассоциирующие с ними хромитовые руды, убедили нас в том, что самой важной их характеристикой является железистость, определяемая по отношению двухвалентного железа к сумме его с магнием. Поскольку при метаморфизме пород и руд может происходить окисление железа, т. е. частичный его переход из двухвалентной формы в трехвалентную, удобнее приводить также величину железистости, рассчитываемой по величине общего его содержания: РеО' = РеО + 0,9Ре20з (для расчета по мас.%) или РеО' = РеО + 2Ре;;Оз (для расчета по их молекулярным количествам).
Однако для построения диаграмм по составу хромшпинслидов, содержащихся в породах и рудах, необходимо также рассчитывать их хромистость УК^Оу^А^Оз+Сг^Оз) по их молекулярному соотношению, а также оценивать долю Ре3' среди всех трехвалентных оксидов.
Большое значение расчетной величины железистости при изучении состава хромшпинслидов важно прежде всего потому, что наиболее высокая ее величина характерна для первичных, наиболее высокотемпературных разновидностей. Как следует из данных многочисленных выполненных нами расчетов для оливин-хромитовых равновесий по термометру Е.Д. Джексона [4], наиболее высокой температурой образования характеризуются хромшпинелиды из нодулярных руд (1300-1450 °С), которые Н.В. Павлов рассматривал как бесспорно магматические. Слагающие их хромшпинелиды обладают, как и хромшпинелиды из массивных руд Кемпирсайского массива, относительно низкой стабильной железистостъю, колеблющейся от 27 до 39 %.
Хромшпинелиды с железистостью 40 % и выше, как и хромитовые руды в целом, претерпели метаморфизм или высокотемпературный диафторез, предшествующий серпентинизации ультраоеновных пород и происходивший главным образом в интервале температур от 700 до 1000 °С. Для шпинелей с аномально высоким содержанием хрома правомочен подобный же подход при : ненке генетической их природы и условий формирования.
Рассмотрим с этих позиций соотношение хрома и железистости Г. выраженной в процентах в хромшпинелидах из включений и сростках их с алмазами, а также в находящихся в кимберлитах включениях гранатовых перидотитов (табл. 2).
Таблица 2
Соотношение хрома (мас.%) и железистости в высокохромистых хромшпинелидах кимберлитовой ассоциации поданным работ [1, 4, 9]
Форма выдел. 1 СьО» г. % ! Сг,о, I (,% СгА Г.% Сг20} Г, %
Включения в алмазах 65.2 41.1 64,1 Г 35.0 65.0 36.$ 64.7 41.0
То же 67,2 31.4 63,3 | 30,1 64.0 32.3 65.3 19,9
-II- Срслнсс из 8 64,9 I 33,5 Срсл. из 25 64.5 35,1 |
Сростки с алмазами 64,4 36,1 65.3 1 44.1 65.8 1 54.9 67.0 53,1
То же 68.6 50.0 Среднее из 5 66.2 38.6
С реднсс из 31 сростка (91 64.5 40,8
Из глубинных перидотитовых включений в кимберлитах 60.3 47,0 61.2 1 44.0 64.1 42.(» 60.5 46.1
60,5 46,1 68.7 | 47,3 65.3 46Л 61,7 1 48.8
Срслнсс из 8 определений 62,8 | 46.0
Судя по представленным в табл. 2 данным среди хромистых шпинелей - включений и ¿р отков с алмазами - преобладают низкожелезистые их разновидности, отвечающие по составу .-рвичной и явно магматической ассоциации, а в перидотитовых ксенолитах представлены *::\лючителыю вторичными и более низкотемпературными парагенезисами.
Рассмотрим состав подобных высокотемпературных хромшнинелидов. встречающихся в альпинотипных массивах Урала, установленных как непосредственно нами, так и заимствованных из разлитых Литературных источников. Следует при этом отметить, что хромшпинелиды с аномально высоким содержанием хрома в дунитах практически не встречаются и лишь однажды такой состав у исцессорного хромшпинелида был установлен Н.В. Павловым [6] в рудоносном комплексе гемпирсайского массива. Что же касается подобных хромшпинелидов из сплошных руд, то они в том же Кемпнрсайско.м массиве были им зафиксированы по крайней мере 50 раз. Иногда среди подобных хпинелей встречаются и более железистые, обладающие метаморфической природой.
Если определять температуру образования пород и руд по любым термометрам, а также по лредтоженной нами специальной палетке, то мы приходим к парадоксальночп- выводу о том, что -емпература становления дунитов будет существенно ниже, чем темгература образования находящихся среди них хромитов. Однако следует иметь в виду, что акцессорные хромшпинелиды лунитов несравненно в большей степени подвергались воздействию наложенных процессов метаморфизма (высокотемпературного диафтореза), чем ассоциирующие с дунитами хромитовые руды, что и приводит к более низким значениям расчетных температур их образования.
Следует также иметь в виду. что. согласно недавно полученным нами ланным [5]. при высокотемпературном метаморфизме рудообразующих хромшпинелидов происходит существенное увеличение содержания в них хрома и улучшение качества хромитовых руд. Однако во всех подобных случаях происходит повышение их железистости, что дает возможность отличать первичную их парагенетическую ассоциацию от вторичной. Рассмотрим в свете приведенных данных состав таких аномально хромистых шпинелей из хромитовых руд ряда уральских массивов.
Детальные исследования ультрамафитов и хромитов Халиловского хромитоносного альпинотипного массива на Южном Урале позволили установить, что среди многочисленных хромитовых жильных тел пластовой и линзовидной форм, располагающихся среди субмеридионально вытянутых полос дунитов среди гарцбургитов, широко распространены аномально высокохромистые шпинели, содержащие 60-67 % СгЮ?. то есть столько же. сколько его содержится в хромшпинелидах - включениях и в сростках с алмазами [1,8, 9]. Химический состав ряда таких зерен хромшпинелидов, проанализированных с помощью микрозонда, и результаты их пересчетов на кристаллохимическую формулу, их главные минеральные группировки и основные расчетные параметры представлены в ~абл. 3.
Химический состав высокохромистых шпинелей из хромитовых руд среди дунитов Халиловского массива
Номера анализов 1 1 2 3 4 5 6 1
ТЮ; 0,18 0,17 0,12 0,17 0,18 0,12
А1,0, 8,84 8,03 11,68 9.60 11,20 11.53
Сг20, 61,66 61.81 61,37 61.41 61,35 61,03
РегО, 3,31 1.68 0,75 3.31 1.64 0.72
РеО 11.16 12.56 12,17 11,01 и,;о 12,32
МпО 0.27 0.23 0,23 0,22 0.18 0,19
гпо 0,10 0,17 0,02 0,09 0.07 0,07
м8о 14,41 12,90 14.23 14.74 14.91 14.01
Сумма 99,93 97.55 100,57 100,55 100.63 У9.99
Пересчет на кристаллохимическую формулу
Т| 0,035 0.034 0,023 0,032 0,034 0.023
А1 2,698 2.537 3.495 2.893 3.341 3.450
! Сг 12.626 13,101 12.317 12.406 12.277 12.332
! Ре* 0.646 0,338 0,142 0,636 0.314 0,143
1 2,419 2.828 2,585 2,354 2,357 2.629
Ме 5,563 5,155 5.385 5.615 5.625 5,309
I лавные минеральные группировки. %
Ульвошпинель 0.7 0.6 0,4 0,6 0,6 0.4
Шпинель 16,8 15.8 21.8 18.0 20,8 21,8
Магнохромит 52.4 48.3 45.4 52,0 49,3 44.8
Хромит 26.1 33,1 31.5 25.4 27.2 32,1
Магнетит 4.0 2.1 0.9 4.0 2.1 0.9
Основные расчетные параметры, %
РеО суим 14,14 14,07 12.85 13.99 12.58 12,97
Железистосгь (с РеОг,мм) 36.2 38,6 34,2 35,3 33.9 34.7
Жсл«истост»- (с РгО) 2^,9 21.8 32.2 29,5 31,5 25.0
Хром ист ость 77.1 76.8 77,9 81.1 79.0 74.5
Доля I V* в К** 4.0 3.4 0.9 4.0 1.3 4,9
1 Сг,0,/Ре0_ 4.36 4,39 4.77 4.39 4.88 4.70
Обращает на себя внимание аномально высокое соотношение хрома и железа в таких хромшиинелидах и в слагающих ими рудах, достигающее четырех и более, что определяет их идеальную пригодность для металлургической и химической промышлен ности.
Проведенная нами систематизация химико-аналитических данных по ряду хромитоносных массивов Урала свидетельствует о достаточно большом количестве подобных примеров. В частности, гакие хромшпинелиды были обнаружены в жильных дунитах среди гарцбургитов Варшавского массива и в дунитах Первомайского массива. Значительное количество проанализированных хромшпинелидов, содержащих более 60 % Сг20з в своем составе, было описано в работе Н.В. Павлова и др. [6] и А.Б. Макеева и др. [2].
На основе выполненной систематизации составов таких высокохромистых шпинелей можно вполне уверенно среди них выделять два основных типа: относительно низко железистый (Г - 26-39 %) и с повышенной железистостыо (Г - 40-88 %). Рассмотренные в сравнительном плане типично низко железистые составы таких первичных шпинелей из Кемпирсайского, Райизского и Халиловского массивов приводятся в табл. 4.
Они обладают большим сходством по содержанию всех слагающих их основных элементов -железа, магния, алюминия и хрома, характеризуются близкой кристаллохимической формулой и содержанием слагающих их минеральных составляющих.
Обращает на себя внимание, что подобные высокохромистые шпинели из слабо метаморфизованных руд Кемпирсайского, Халиловского и других массивов содержат обычно лишь 13-15 % ИеО и обладают железистостью 30-35 %, в то время как в хромшпинелидах из более метаморфизованных руд Рай-Изского и Войкаро-Сыньинского массивов РеО чаще всего составляет 17-20 %, железистость колеблется в пределах от 40 до 65 % (табл. 5).
Сопоставление составов высокохромистых шпинелей из хромитов Кемпнрсайсксго, Райизского и Халиловского массивов
Массив Кемпирсайский Рай-Из Халиловский
Тип руды массивная модулярная г> ero- 1 вкрапл. массивная массинная 1
TiOj 0,14 0.13 0,28 0,26 0,10 0.20 0.17 0.18
Al,О, 8.66 7,67 9,27 8.93 7.72 8.37 10.90 8.73
СггО} 64.00 64.59 62.28 62.67 62.46 62,04 61,16 61.95
FC;Oj 0.87 2.С8 2.22 2.27 4.20 3.90 I.U 2.00
FcO 13,21 11,15 11.99 11.91 10.91 10.86 11,76 12.33
MnO I 0.17 0.13 0.17 0.18 0.00 0,18 0,21 0.19
MgO 13.25 14.49 14.20 14.20 14.61 14.71 14.28 13.50
Сумма 1 100.29 100.24 100.42 100.43 100,00 100.35 i 99.58 98.88
Пересчет на кристаллохимическую формулу
Ti 0.027 0.025 0,054 0.050 0,040 0,035 0,033 0.035
Al 2.648 2.338 2,808 2,709 2.357 2.544 3.300 2.701
Cr 13,128 13.207 12,654 12,751 12.786 12.650 12.462 12.858
Fe'* 0.169 0.405 0,430 0.440 0.818 0,756 0,212 0.397
Fe*' 2.866 2.411 2,577 2.564 2.361 2.287 2.466 2.659
Mn 0.037 0,028 0.037 0,039 0,000 0.039 0.045 0.040
Mg 5.124 5.586 5.440 ¡ 5.447 5.639 5.655 5.468 5.283
Главные минеральные i рунмировки. %
Ульвошпинель j 0.5 0.5 1.0 0.9 1 °-4 1 0.7 0.6 0.7
Шпинель 16.5 1-.6 17.5 16,9 14.7 15.8 26,0 16.8
Магнохромиг I 47,4 55,1 50,3 51.0 55.7 54.6 47.6 49.0
Хромит 34.5 27.3 28.5 28.4 24.1 24,2 29.8 31.1
Магнетит | 1.1 2.3 2.7 2.7 5.0 4.7 1.3 2.5
Основные расчетные иарамстрь J.%
FeOc_ 13.99 13.02 13.99 13.95 14.69 I 14.37 12.76 14.13
Железистой ь (с Fe0cvvJ 37,7 33,9 36.0 36,0 36,1 35.9 33.9 35.9
Жслсзистость (с FcO) 35.9 30.1 32.2 32,0 29.6 24,2 31,5 23.9
Хромистость 83.2 85.0 81.8 82.5 84.4 | 75.6 79.0 77.2
Доля Fe3* в R}* u 2.5 2.7 2.8 ¡5.1 | 5.3 1.3 2.5 ¡
Cr2Oj / FcO CVMM 4.57 4.96 4.45 1 4.49 4.25 | 4.32 4.79 4,38
Подобный же вывод можно сделать из сопоставления систематических данных по железистости таких хромшпинелидов из руд отмеченных массивов (габл. 6).
Преобладание метаморфизованных более железистых по составу высокохромистых шпинелей в полярноуральских хромнтоносных массивах - Рай-Изском и Войкаро-Сыньинском -кажется вполне закономерным, учитывая, что они располагаются в зоне Главного уральского глубинного разлома и впоследст&ии претерпели интенсивные надвиговые дислокации и динамометаморфизм, которые привели к существенному преобразованию ультрамафитов и располагающихся среди них хромитов. При таких процессах высокотемпературного метаморфизма отношение хрома и суммарного железа может несколько снижаться, однако качество руд остается хорошим, и они вполне пригодны для использования. Мало того, в некоторых случаях в таких более железистых по составу высокохромистых шпинелях, судя по цифрам в таблице, содержание хрома может несколько возрастать.
Метаморфическая природа таких хромшпинелидов не вызывает сомнений. Как свидетельствуют данные микрозондового их изучения, для многих изученных индивидов периферическая их часть обладает более железистым составом, чем центральная (табл. 7).
Обращает на себя внимание более низкая температура формирования высокохромистых шпинелей, содержащихся в сплошных и густовкрапленных хромитовых рудах, которая на основе изучения оливин-хромитовых равновесий составляет 1000-1100 °С, по сравнению с более высокотемпературными и также низкожелезистыми хромшпинелидами в подулярных рудах, образование которых происходило, как уже упоминалось, при температуре 1300-1450 °С.
Состав высокохромистых шпинелей из пород и руд в массивах альпинотипных ультрамафитов Урала, претерпевших высокотемпературный метаморфизм
Параметры Кемпирсайский Рай-ИзскиЙ | Войкаро-Сыньинский Халиловский
ТЮ; 0.13 0,10 0,00 0,00 0.00 0,13 0,07 0.07
А130, 9.21 6,80 8,84 6,81 7.99 6.99 8.01 1.49
Сг20, 60,03 62.40 62.40 63.57 65,92 63.20 61,33 67.79
Ре20з 2.87 3.21 1.65 2,05 0.00 2.60 Г 2.43 1.83
ИсО 16,03 16,84 15,15 17,10 14,25 15.63 16.26 21.66
МпО 0,21 0,00 0.00 0,00 0,00 0,35 0.66 0.44
МяО 11.24 10.65 11,96 10,47 11.85 11.35 10,45 6,62
Сумма 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100.25 99.52 99.90
Пересчет на кристаллохимическую формулу
Т1 0,053 0.041 0.000 0,000 0,000 | 0,020 0,014 0,015
А! 2.857 2.141 2,733 2,146 2.448 2.184 2.529 0.494
Сг 12.494 13,173 12.941 13,441 13.552 13,244 12.987 15.089
Ре" 0.569 0,645 0.326 0.413 0.000 0.520 0.490 0.387
Ре'; 3.530 3.761 3.324 3,825 3.224 3.463 3,642 5.101
Мп 0.047 0.000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0.000
Мй 4,396 4.239 4.676 4.175 4,776 4.484 4,172 2,778
Г лавные минеральные группировки. %
Ульвошпинель 0.5 0.4 0.0 0.0 1 0.0 0.5 0.4 0.3
Шпинель 17,9 13,4 17,1 13.4 13,7 13.6 23,2 3.1
Магнохромит 37.3 39,6 41,4 38,8 45,5 42.3 52,0 31.6
Хромит 40,9 42,7 39.5 45.3 41,7 40,3 19.4 62.6
Магнетит 3.5 1 4.0 2,0 2.6 1 0,0 3.3 5,0 | 2.4
Основные расчетные параметры. %
РеО 18,62 19.73 16.64 18.95 14.25 17.97 18.45 23.31
1 Желеэистость (с РеОлмм) 48.7 50,9 43,8 50,4 40,3 48,0 51.6 67.7
Железистость (с РеО) 44.6 47.1 41,5 47.8 40,3 43,6 46,6 64.7
Хромистость 81.4 86,0 82,6 86,2 86.4 85.8 83.7 96.8
Доля Ре** в К1* 3,5 4,0 1 2'° 2.6 0.0 3.2 3.1 2.43
| Сг?0» / РеО „„, 3,22 3,16 3,75 3,36 4.64 3.52 3.32 2,91
Таблица 6
Соотношение хрома и железистости в высокохромистых шпинелях Кемпирсайского и группы полярноуральских массивов по данным [2, 6]
Массив, парагенезис Сг20, 1% Сг20, г.% Сг20, Г.% Сг20, Г.% 1
Кемпирсайский, первичный 62,72 32.6 61,68 39,7 62.28 31.4 64.03 38.4
62,79 35.1 61.93 26.5 62.67 31.6 63.95 37.5
То же 62,90 33,4 63.66 28,1 62.68 29,1 62,99 32.0
-//- 61,75 36,1 64.02 33,2 62,90 34,6 62,91 28.4
-//- 62.87 39,7 63,71 29,5 62,41 30.0 63,07 34.0
61,52 34.6 63.96 30.3 62.42 33.0 60.09 33.5
64,00 35,4 61.69 33.9 63,91 30,0 62,29 30,1
6232 33.9 62.22 32,3 63.57 33.1 62.53 32.4
61.76 36.2 62,14 35,6 63,11 35,9 62,69 30,0
-//- 62,10 30.2 63.25 38.6 63,98 27,1 62,46 32,1
64,59 29,6 62.44 33,6 63.34 29.6 61.29 34.6
- // - Среднее лля 44 анализов 62.76 32.9 |
Кемпирсайский, вторичный 60,21 42,0 62.90 41,2 62,48 48,5 61,12 41,1
6Ц82 51,6 60,03 48.3 Среднее из 6 61.43 45.5
Рай-Изский. первичный 6131 35.3 60,40 37,5 62,46 36,1 60.99 39,4
То же Среднее из 4 анализов 61.29 37.1
Рай-Изский, вторичный 6024 57.1 62,40 51,0 60,14 40,6 60,94 413
Тоже 60,29 40,1 Среднее из 5 анализов 60.80 46.0
Войкаро-Сыньинский и 6136 55,0 60,19 42,1 65,92 40,3 60,03 82.3
Сыумкеуский, вторичный 63,07 88.7 63,57 50,4 62.40 43,8
То же Среднее из 7 анализов 62,36 57.5 .
Таблица 7
Измененные хромшпинелиды в хромитовых рудах альпинотипных ультрамафитов
Массив, тип руд Халиловский. массивная Варшавский, густовкрапленпая Первомайский, массивная Шабро некий, шлир в меланже
Точка зерна центр кайма центр край цс»гтр край иентр край |
ПО; 0,07 0.07 0.43 0,15 0.12 0.12 0.00 0.05 1
А1,0, 17.29 8.01 20.36 3,57 9.26 8.86 12.85 6.50
- Сг?Ог 53.87 6133 45.16 60.26 60,84 60.15 56.73 65.09
I Ре,О, 0,10 2.43 4,41 6,74 4.75 5.30 2,42 1.87
ИсО 12.85 16.26 16.90 21,80 12,00 11.03 12.04 16.11
МпО 0.18 ! 0.66 0,27 0.45 0.18 0.23 0.35 0.48
! МвО 13,86 | 18,45 | 11,90 6.66 14.28 14,59 13.78 11,04
Сумма 98.31 99.53 99.48 99.82 101,43 100.29 98.17 101.14
Глгвимс минеральные группировки. %
Ульвошпинсль 0.2 0.2 1.5 0,6 0,4 0.4 - 0.2
Шпинель 32.2 15^8 37.5 7,3 17,4 16.8 24.5 12.6 |
Матнохромит 33.2 363 17,9 27,3 50.3 53,1 42,0 41.6
Хромит 34,3 44,6 37.9 55,9 26.2 23.3 30.6 43.3
Магнетит 0.1 3.1 1 5.2 8.9 5.7 6.4 2.9 2.3
Основные расчетные параметры. %
РсО ту 12,94 18.45 20.87 27.87 16,28 15.80 14.22 17.79
аслезистость (с РеОп^и) ! 34.3 49.7 49.6 70.1 39.3 38,1 36,7 46.9
Железистосгь (с РеО) 34,2 | 46.6 44.3 64.7 32.1 29.8 32,9 45.0 1
Хром ист ость 67.6 83.7 59.8 91.9 81.5 82.0 74.8 87.0
Доля Ре3* в Я** 0.1 1 3.1 5.3 8.9 5.7 6,4 2.9 2.3
Сг:0, / РеО „мм 4.16 3.46 2.17 2.16 3.74 3,81 3.99 3.66
Следует учесть, что нодулярные текст>'рные типы руд обычно располагаются в .риферичсских частях линзовидных хромитовых тел - в зонах разгрузки - и не претерпели сколько-нибудь существенного динамотермального метаморфизма при последующих субдукционных процессах в островодужную стадию, в отличие от центральных их частей, подвергшихся своеобразному фильтр-прессингу с образованием массивных типов руд на месте вкрапленных, включая нодулярные. Процессы перекристаллизации, сопровождающиеся частичным перераспределением магния и железа между оливином и хромшпинелидом вследствие этого и определяют более низкие расчетные температу ры их равновесий.
Рассматривая влияние величины парциального давления кислорода при кристаллизации хромшпинелидов переменного состава. И.С. Чащухин [10] отмечал, что хромиты высокохром истою состава образовались при самых низких значениях лету чести кислорода из известных - ниже буфера г МО- при устойчивости графита и значительной мольной доле во флюиде метана и оксида углерода.
При анатизе условий кристаллизации таких высокохромистых шпинелей нельзя игнорировать мнение Г.П. Самсонова [7], на протяжении многих лет занимавшегося разведкой и изучением уникального по запасам Кемпирсайского месторождения хромитов и который пришел к выводу о гистеромагматическом и глубинном их происхождении.
Заключение
Из представленного обзора обширных данных по составу аномально высокохромистых шпинелей в кимберлитах и хромитозых рудах альпинотипных комплексов Урала можно сделать вывод о большом сходстве их химического состава. Судя по вариациям их железистости, можно сделать вывод о наличии как в кимберлитах и содержащихся в них глубинных перидотитовых включениях, так и в хромитовых рудах альпинотипных массивов Урала первичных парагенезисов хромшпинелидов, характеризующихся более магнезиальным составом, и вторичных, которым свойственна более высокая железистость.
Основной причиной присутствия алмазов в кимберлитах является присутствие в кимберлитовой магме летучих с высским процентным содержанием оксида и диоксида углерода, а также метана, доля которых во флюиде, в основном состоящем из Н2О. тем больше, чем глубже образуется кимберлитовый расплав шелочно-ультраосновного состава. Сдвиг хорошо известных специалистам реакций 2СО = С+СО2 и СО2+СН4 = 2С+Н2О вправо означает появление свободной
углеродной фазы. В том случае, если эта реакция осуществляется в условиях повышенных глубин в мантии - ниже кривой перехода графит-алмаз - могут образовываться алмазные затравки, из которых в дальнейшем могут вырастать более крупные кристаллы.
Возникающие иногда ультраосновные расплавы, насыщенные летучими, представленными главным образом Н20 с небольшой примесью хлора, б зонах субдукции могут приводить к миграции хрома и железа и образованию высокотемпературного гидротермального вкрапленного хромитового оруденения - чаще всего среди дунитов нижней части ультраосновного разреза. Однако содержание оксида и диоксида углерода во флюиде оказывается ничтожно малым и соответственно не приводит к образованию алмазов.
Как следует из рассмотренных составов аномально высокохромистых шпинелей в рудах, располагающихся среди дунитов альпинотипных массивов, среди них выделяется два типа: первичный, более высокотемпературный, принадлежащие к которому хромшпинелиды обладают пониженной жслезистостью - от 27 до 40 %, и вторичные, обладающие более железистым составом, - от 40 до 88 %. К первому принадлежат многочисленные шпинели из хромитовых руд Ксмпирсайского и частично Рай-Изского массивов, ко второму - шпинели из рул Войкаро-Сыньииского и частично Рай-Изского массива.
Таким образом, можно констатировать, что маложелезистые и высокохромистые хромшпинелиды Кемпирсайскогс и Рай-Изского массивов обладают несомненным сходством с высокохром исты ми шпинелями алмазоносных парагснезисов в кимберлитах. Вместе с тем, более железистые также аномально высокохромистые шпинели могут обладать и метаморфическим происхождением. Они встречаются чаще всего в рудах полярноуральских массивов, подвергшихся интенсивным динамотермальным преобразованиям, но в ря^е случаев отмечены среди измененных хромитов в других альпинотипных массивах Урала. Недавно состав и происхождение хромистых и глиноземистых хромшпинелидов метаморфической природы нами были специально рассмотрены [5]. Интересно отметить, что аналогом их по происхождению являются высокохромистые шпинели из глубинных включений гранатовых перидотитов в кимберлитах, судя по их составу, также обладающих метаморфическим происхождением. Во всяком случае наличие включений перидотитовых катаклазитов в трубке Удачная было установлено уже много лет назад [9].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Архангельская алмазоносная провинция / Богатиков O.A., Гаранин В.К., Кононова В.Л. и др. М.: Изд. МГУ, 1999. 524 с.
2. Макеев А.Б., Брянчанинова II.И. Топоминералогия ультрабазитов Полярного Урала. СПб: Наука, 1999. 253 с.
3. Малахов И.А. Глубина формирования ультрабазитов Урала и хромитового оруденения по термодинамическим данным // 1-й Мсждунар. геохим. Конгресс: Тезисы докл. М.: Изд ЛИ СССР, 1972. С. 151-162.
4. Малахов H.A. Петрохимия главных формационных типов ультрабазитов. М.: Наука, 1983.
223 с.
5. Малахов И.А., Савохин И.В., Бурмако ПЛ., Кузнецов В.И. Влияние процессов метаморфизма и метасоматизма на состав хромшпинелидов в ультрамафитах и хромитах Урала // Изв. УГГГА. Серия: Геология и геофизика. Вып. 13. 2001. С. 66-73.
6. Павлов Н.В., Кравченко Г.Г., Чупрыннна И.И. Хромиты Кемпирсайского плутона. М.: Наука, 1968. 168 с.
7. Самсонов Г.П. О генезисе хромитов // Топоркозские чтения: Международная научная горно-геологическая конференция. Вып. V. Рудный, 2001. С. 66-72.
8. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии // Тр. ИГиГ СО АН СССР. Вып. 183 Новосибирск: Наука, 1974 264 с.
9. Соболев Н.В., Харькив А.Д. Глубинные включения в кимберлитах // Глубинные ксенолиты и верхняя мантия. Новосибирск: Наука, 1975. С. 1S-75.
10. Чащухин И.С., Вотяков С.Л., Уймин С.Г. и др. ЯГР-спектроскопия хромшпинелидов и проблемы окситермобарометрии хромитоносных ультрамафитов Урала. Екатеринбург: ИГиГ УрО РАН, 1996. 135 с.
11. Irvine T.N. Chromian spinel as a petrogenetic indicator. Pt. I. Theory. - Cañad. J. Earth Sei., 1965. Vol.2.N 6. P. 648-672.
