CC BY
14
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 151
1966
О КОЭФФИЦИЕНТЕ ОКИСЛЕНИЯ ИНТРУЗИВНЫХ ПОРОД ВЕРХНЕ-КОНДОМСКОГО ГРАНОДИОРИТОВОГО МАССИВА
Б. Ф. НИФАНТОВ (Представлена проф. докт. А. М. Кузьминым)
В настоящей статье сделана попытка рассмотреть поведение отношения Т7 = Ре203: РеО в различных участках одного из гранодиорито-вых массивов Горной Шории. При этом автором вычислены коэффициенты окисления (Т7) как для неизмененных послемагматическими процессами интрузивных пород, так и для метасоматических и дайковых образований, возникших в результате послемагматической деятельности изучаемого массива.
Во!прос о роли кислорода в процессе становления магматических пород изучался многими исследователями: Ф. Ю. Левинсон-Лессингом,
A. Н. Заварицким, Н. Боуэном, В. М. Гольдшмидтом, Д. С. Коржинским,
B. В. Щербиной, А. Г. Бетехтиным, Т. Бартом и другими. В последнее время петрологи продолжают изучать поведение кислорода и его изотопов [6] в процессе петрогенезиса. С. И. Щукин [5] изучал отношение
ре+з
-в вулканогенных породах Южного Тянь-Шаня и пришел
ре+2 ре+з
к выводу, что коэффициент окисления (<±>) может применяться при классификации вулканогенных пород как основной генетический признак, указывающий на глубинность образования вулканогенных продуктов. Ю. С. Куцев [2] пришел к выводам, близким выводам С. И. Щукина, изучая поведение отношения У7 = Ре203: РеО, названного им коэффициентом окисления в интрузивных и эффузивных породах некоторых регионов Советского Союза и зарубежных стран. По мнению Куцева, главным фактором, определяющим величину парциального давления кислорода и отношение Ре203: РеО в горных породах, является фактор глубинности. Указывается [2], что в общем случае величина У7 растет при переходе от глубинных магматических пород к осадочным в следующей последовательности: породы интрузивные глубинные-^породы жильные-^породы излившиеся ^породы пирокластические -^породы осадочные (обломочные).
Коэффициент окисления Т7 не остается постоянным, изменяясь с течением времени под действием тех или иных причин. интрузивных пород может меняться под действием автометасоматических, наложенных гидротермальных и других процессов послемагматической деятельности. С другой стороны, в современном срезе интрузии величина Т7 меняется в зависимости от степени выветрелости горных пород. Необходимо учитывать при отборе образцов для химического анализа и селектив-
ность выветривания. Известно, что в первую очередь выветривание проникает в интрузивные породы вдоль трещиноватости и матрацевидной отдельности. При этом закись железа окисляется до Ре203 и численное значение коэффициента Т7 увеличивается. Следовательно, при изучении У7 вскрытого эррозией интрузива необходимо отбирать для анализов только свежие не затронутые выветриванием образцы. Кроме того, коэффициент окисления зависит от глубины залегания пород, от степе-пи воздействия продуктов радиоактивного распада и длительного действия солнечных лучей на исследуемые породы.
В данной работе делается попытка выяснить изменение численной величины Р в зависимости от минералогического и химического состава интрузивных пород, расположенных приблизительно на одном топографическом уровне в .современном эрозионном срезе.
Ниже автор приводит примеры изменения коэффициента окнслен-ности для свежих интрузивных и дайковых пород Верхне-Кондомского массива различных фаз внедрения и для интрузивных пород, измененных послемагматическими метасоматическими процессами.
Верхне-Кондомокий гранодиоритовый массив находится в южной части Горной Шории, в верховьях р. Кондомы и ее правого притока речки Таймет.
В поле интрузива выделяются две различные по составу и времени формирования фазы: главная гранодиоритовая и более молодая трон-дьемитовая, секущая интрузивные породы главной фазы [4]. Кроме того, выделены участки метасоматичеоки измененных пород, среди которых различаются калишпатизированные разновидности, внешне Похожие на сиениты и интрузивные породы, измененные процессами магнезиального метасоматоза. Последние представляют собой метасоматические габбро-диориты и гигантозернистые горнблендиты, возникшие в виде отдельных участков в кровле и эндоконтактах Верхне-Кондомского грано-диоритового массива.
Коэффициент окисления интрузивных пород главной фазы внедрения
Интрузивные ¡породы главной фазы внедрения представлены грано-диоритами, кварцевыми диоритами и диоритами, очень близкими друг другу по их химическому составу, отличающимися лишь некоторыми особенностями сложения и содержанием свободного кремнезема. Наиболее распространены в поле массива кварцевые диориты — макроскопически средне- и крупнозернистые породы слегка порфировидные за счет наличия в их общей массе крупных 0,5—1 см выделений плагиоклазов, кварца или темноцветных минералов. При этом средние размеры породообразующих минеральных зерен, в основном слагающих породы, колеблются в пределах 0,2—0,4 см.
Под микроскопом породы главной фазы сложены олигоклазом № 21—23 (44—72%), кварцем (18—42%), ортоклазом (0,5—5%). роговой обманкой (3—11%), биотитом (1—7%). Акцессорные: магнетит, апатит, сфен, циркон. Минералогический состав интрузивных пород иллюстрируется табл. 1.
Породы главной интрузивной фазы характеризуются существенной изменчивостью 'по содержанию в отдельных точках массива плагиоклазов, кварца и обыкновенной роговой обманки.
По химическим особенностям кварцевые диориты и диориты главной фазы отличаются неравномерным содержанием кремнезема в анализах (46—69%), окиси магния (0,3—6,8%), окиси кальция (2,7—10,3%), 220
что обусловлено неравномерным распределением в массиве породообразующих минералов.
Значения Р изменяются от 0,49 до 1,10, в среднем составляя 0,75. ¥ не зависит от абсолютного количества темноцветных минералов в по-
Таблица 1
Минералогический состав пород главной интрузивной фазы внедрения Верхне-Кондомского гранодиоритового массива (в объемных процентах)
Минералы
X» п. п. Номера образцов . плагиоклаз номер плаги-окла- • за кварц ортоклаз роговая обманка биотит магнетит с фен апатит сумма
1 2022 68,0 22 17,7 4,6 4,2 _ 2,5 _ 1,5 1,5 100
2 2159 67,7 22 22,7 0,3 4,5 2.5 1,5 — 0,8 100
3 2156 71,9 22 20,1 3,3 2,8 1,1 0,8 _ — 100
4 2154/2 70,3 22 19,7 1,7 — 6,6 1,7 — — 100
5 2153/3 44,5 22 42,3 — 11,9 — — 1,3 — 100
Среднее 67,0 22 22 2,0 4,7 2,0 1,3 0,5 0,5
роде, а отражает колебания количеств окиси и закиси железа в их составе (таблицы 2, 3).
Таблица 2
Химический состав пород главной фазы внедрения Верхне-Кондомского гранодиоритового массива (в весовых процентах)
с Номера « О с с
с образ- Г1 О л О О <м 0) О О) П. О О СЧ О <м СО О с
% цов сл н < <и О* £ £ и г =
1 2244,3 66,77 0,44 16,88 1,56 2,61 0,09 0,27 2,70 4,93 2,57 0,74 0,60
2 2263 69,26 0,35 16,12 1,25 2,25 0,07 0,66 2,37 4,95 2,50 0,41 0,56
3 96 68,43 0,36 15,98 1,83 1,66 0,08 0,80 3,12 4,42 2,52 0,35 1,10
4 2244 65,02 0,53 16,59 2,02 2,75 0,08 1,27 3,59 5,00 2,33 0,73 0,74
5 26 67,03 0,40 19,58 1,96 2,08 0,07 1,31 3,03 4,71 1,74 0,57 0,94
6 2243 65,69 0,49 16,22 2,05 2,64 0,06 1,33 3,69 4,91 2,08 0,45 0,78
7 2023 64,40 0,44 17,15 1,57 2,54 — 1,38 3,46 5,08 2,39 1,55 0,62
8 2173 57,98 0,83 18,75 2,86 3,94 0,12 2,25 5,52 4,53 1,83 0,5Э 0,72
9 46 ■ 59,05 0,86 18,69 2,12 4,10 0,15 2,46 2,91 5,06 2,34 1,62 0,52
10 48 58,37 0,79 17,11 3,31 3,48 0,06 3,30 5,40 4,03 2,32 0,88 0,95
11 2281 58,26 0,97 16,58 2,23 4,18 0,08 3,34 5,72 4,80 2,50 0,45 0,49
12 54 46,03 1,58 17,33 5,22 5,59 0,05 6,81 10,34 3,£0 0,83 0,56 0,94
Среднее значение 0,75
Химические анализы пород Верхне-Кондомского массива, приводимые здесь и ниже, выполнены химической лабораторией ЗСГУ.
Таблица 3
Значение Р роговых обманок из различных районов СССР
> Спи- Весовые
соч- Минерал проценты И Район Автор
п.п. ный
помер Ре20;; РеО
1 2177 Роговая 6,70 11,30 0,59 Ср. Урал. Амфи- Н В. Самойлова
обманка*) болизированное
габбро.....
2 2188 Роговая 5,00 14,54 0,34 Ср. Азия ЮВ О П. Елисеева
обманка*) склон Курамин-
ского хребта. Из
гранодиоритов.
3 2130 Роговая 4,69 6,31 0,74 Горная Шория. Б. Ф. Нифантов
обманка Верхне-Кондом-
ский граподиори-
товый массив. . .
4 — Роговая 7,92 17,05 0,46 Южный Урал. И Д. Борнеман-
обманка* *) Кусинский массив Старынкевич.
Н И.Забавникова.
5 — Амфи- 11,86 19,96 0,60 Южный Урал. Г. М. Виноград-
бол**) Губенский массив. ска я
6 2208 АкТИНО- 3,22 14,52 0,22 Казахстан. Из С М. Прохоров
ЛИ!*) рудного тела . .
7 2225 Тремо- 1,13 4,21 0,27 Якутия. Из скар- А А. Мара куше в
лит*) нов, гл. 109 м.
*> Анализы роговых обманок взяты из справочника В. Ф. Морковкиной [3]. **) И. Д. Борнеман-Старынкевич [1].
Коэффициент окисления интрузивных пород дополнительной фазы
внедрения
Интрузивные породы дополнительной фазы внедрения представлены трондьемитами (плагиогранитами). Они довольно резко отличаются от пород главной фазы как по минералогическому, так и по химическому составу (табл. 4).
Внешне трондьемиты представляют собой белые или розоватые от выветривания среднезернистые слегка порфировидные породы за счет присутствия в их общей массе крупных 0,4—0,8 см выделений биотита, который составляет 5—7% от общего объема породы.
В шлифе трондьемиты сложены кварцем (25—33%), олигоклазом (№ 18—20)—65—70%; биотитом (1—3%), роговой обманкой (0,5—1%).
Ортоклаз в неизмененных фельдшпатизацией разновидностях содержится в количестве 0,3—1% (табл. 4).
По данным шести химических анализов трондьемиты Верхне-Кон-домского гранодиоритового массива содержат закись железа в весовых процентах: 1,98; 1,09; 1,69; 1,27; 1,81; 1,84 и соответственно окись железа 1,09; 0,66; 0,69; 0,43; 1,34; 1,34. Коэффициенты Р, вычисленные согласно этим данным, соответственно отвечают - 0,55; 0,60; 0,41; 0,34; 0,74; 0,73. Среднее значение коэффициента Т7 равно для указанных трондьемитов 0,56.
Для трондьемитов из Южной Норвегии, изученных В. М. Голь-шмидтом [7], среднее значение Т7 из трех анализов 0,51.
Для биотитов из различных интрузивов СССР, по данным шести химических анализов из справочника В. Ф. Морковкиной, оно равно 0,42,
Следовательно, для пород, в которых темноцветные минералы представлены существенно биотитом, коэффициент Т7 лежит в пределах 0,4—0,6. Значение его в отдельных случаях может повышаться или понижаться в зависимости от особенностей химического состава биотитов, в частности, от колебаний содержания в них окиси и закиси железа.
Таблица 4
Минералогический состав трондьемитов дополнительной фазы внедрения Верхне-Кондомского массива (в объемных процентах)
Минералы
№ п п Номер образца олиго-клаз кварц ортоклаз роговая обманка биотит сфен апатит магнетит Сумма
1 26 76,0 22,8 —. 0,1 0,6 __ 0,1 0,4 100
2 9-А 55,6 42,3 0,5 — 0,8 0,3 0,5 100
3 15 62,7 33,5 0,7 1,8 1,2 — — 0,1 100
4 10 68,7 26,6 0,8 1,8 0,2 0,7 0,5 0,7 100
Сумма 63,0 31,3 0,5 0,9 0,7 0,3 0,2 0,4 100
5* — 44,0 34,4 0,3 — 10,0 — 0,29 — 100
*) Трондьемит по В. Л1. Гольдшмидту [7]. В сумму анализа входят клиноцои-зит — 5%, мусковит — 5°/о, гранат (альмандин) — 1%, пирит —0,06%.
Вариации коэффициента окисления при фельдшпатизации
Фельдшпатизация интрузивных пород главной и дополнительной фазы Верхне-Кондомского гранодиоритового массива наблюдается [4] очень отчетливо. Этот процесс морфологически проявляется в виде сети тонких прожилков, образующих в изменяемых породах «ортоклазовые штокверки», в форме обильной метасоматической вкрапленности ортоклаза и почти сплошного замещения ортоклазом исходных пород. В последнем случае наблюдается интенсивное их покраснение, замещение роговой обманки биотитом и общее уменьшение количества темноцветных минералов в;плоть до полного их исчезновения.
Естественно, что при этом валовое содержание железа в породах уменьшается и изменяется соотношение закиси и окиси железа. В зависимости от степени фельдшпатизации пород главной интрузивной фазы Верхне-Кондомского гранодиоритового массива полевыми и лабораторными исследованиями установлено постепенное изменение состава и количества темноцветных минералов, как это показано в табл. 5, т. е. чем сильнее порода подвергалась фельдшпатизации, тем меньше в ней осталось темноцветных компонентов.
С возрастанием количества метасоматического ортоклаза происходит ¡превращение роговой обманки в биотит, -выпадение тонкой гемати-товой пыли, придающей фельдшпатизированным породам мясо-красный цвет и изменение отношения /, = Ре2Оз:РеО в сторону уменьшения (табл. 6) при биотитизации роговых обманок. Затем Р снова увеличивается за счет окисления РеО до Ре203.
Таблица 5
Изменение состава интрузивных пород при фельдшпатизации
Цвет пород Стадия фельдшпатизации Содержание ортоклаза В °/о % Название темноцветного минерала Среднее содержание темноцветного минерала В % ?о
Серый Неизмененные фельдшпатизацией породы 2-4 Преимущественно роговая обманка 10—15
Розовый Слабая фельдшпатизации 5—10 Роговая обманка, биотит 10—15
Густо-розовый Умеренная фельдшпатизации 10 — 15 Биотит, роговая обманка 5—10
Мясо-красный Сильная фельдшпа-тизация 15-25 Биотит 3 — 5
Таблица 6
Вариации Р при фельдшпатизации интрузивных пород главной интрузивной фазы Верхне-Кондомского массива
Ха п.п. Номер образца Содержание окислов в процентах
БЮ, А1,0;3 Ре203 РеО К,О Ка20
1 2244 65,02 16,59 ' 2,02 2,75 2,33 5,00 0,74
2 2244 2 66,16 16,41 1,27 2,82 3,27 4,53 0,45
3 343 57,23 17,76 1,93 3 93 4,07 3,67 0,49
4 2244,4 59,15 19,39 1,92 2,68 7,43 5,00 0,72
1. Неизмененный кварцевый диорит. 2, 3. Умеренно фельдшпатизированные кварцевые диориты. 4. Сильно фельдшпатизированный кварцевый диорит.
Вариации коэффициента окисления при магнезиальном
метасоматозе
Как уже отмечалось [4], в пределах интрузивного поля наблюдаются метасоматические габбро-диориты и горнблендиты, образовавшиеся в эндоконтактах массива в результате прогрессивного привнося магния, кальция и железа и перекристаллизации исходных пород. Ниже приведены расположенные в порядке возрастания окиси магния анализы ме-тасоматических габбро-диоритов, горнблендитов и расчет величины Р.
Как видно из табл. 7, отношение Р практически не меняется при магнезиальном метасоматозе в процессе увеличения количества роговой обманки и ее перекристаллизации при образовании гиганто-зернистых анхнмономинеральных горнблендитов. При этом Р метасоматических габбро-диоритов и горнблендитов (0,72) численно почти равняется значению Р интрузивных пород главной фазы внедрения (0,75) Верхне-Кондомского массива. Это, по-видимому, свидетельствует об едином источнике вещества для образования метасоматических и магматических роговых обманок и указывает на приблизительно одинаковые физико-химические условия их кристаллизации, хотя в геологическом времени эти минералы являются разновозрастными.
Таблица 7
Вариации Р при магнезиальном метасоматозе эндоконтактовых частей Верхне-Кондомского массива
> п. п. Номер образца Содержание окислов, в %
БЮ2 Ре203 РеО А^О
2244 65,02 2,02 2,75 1,27 0,74
2 2284,1 55.83 2,15 4,70 3,30 0,46
3 2284/2 53,68 3,52 5,01 4,19 0,70
4 2072 45,34 5,07 6,33 5,25 0,80
5 2026 46,10 4,14 6,10 5,78 0,68
6 54 46,03 5,22 5,59 6,81 0,72
7 2284 3 46,30 2,48 6,87 10,88 0,36
8 2130 45,69 4,69 6,31 15,06 0,74
1. Кварцевый диорит. 2—6. Габбро-диориты 7—8. Горнблендиты.
Коэффициенты окисления дайковой фации Верхне-Кондомской
интрузии
В поле Верхне-Кондомского интрузивного массива широким распространением пользуются дайки, различные по составу, структуре и возрасту. Среди дайковых пород выделяются аплиты, микродиориты, спес-сартиты и керсантиты, олигоклазиты лабрадоровые и пироксеновые пор-фирнты. Значения коэффициента окисления для дайковых пород приведены в табл. 8.
Таблица 8
Коэффициент окисления дайковых образований Верхне-Кондомского гранодиоритового массива
Х2 п.п. Номер образца Содержание окислов, в процентах Р
ЭЮ, Ре203 РеО А^О
I 2082 75,96 0,18 1,52 0,04 0,12
2 2060 75,86 0,03 1,75 сл. 0,02
3 2153 75,35 0,34 1,55 0,29 0,22
4 2170 64,69 1,21 2,96 2,08 0,41
5 2163 62,81 2,29 3,18 1,96 0,72
6 2081; 1 50,90 2,46 7,36 4,95 0,34
7 2039,2 57,85 0,40 0,96 0,20 0,42
8 2016:2 57,15 0,33 1,04 0,20 0,32
9 2063 51,4Э 2,75 7,52 5,63 0,37
1—3. Аплиты. 4—б. Диоритовые порфириты. 7—8. Олигоклазиты. 9. Пироксеновый лабрадорит.
Из вышеизложенного фактического материала следует, что коэффициент окисления Т7 зависит от минералогического состава пород. С другой стороны, величина Т7 пород Верхне-Кондомского гранодиоритового массива уменьшается от главной интрузивной фазы = 0,75) к допол-
]Г>. Известия. ТПИ. т. 151
225
нительной фазе внедрения (^ = 0,5) и к жильным образованиям (/^ = 0,1—0,4). Таким образом, коэффициент окисления постепенно уменьшается от более ранних фаз внедрения .к более поздним продуктам интрузивной деятельности— дайкам. Внутри самой дайковоп группы отчетливо наблюдается уменьшение величины F от более ранних по времени образования основных даек к более поздним, молодым аплитам.
Более высокие численные значения коэффициента окисления в ранних фазах внедрения можно, по-видимому, объяснить магматической ассимиляцией свободного кислорода из вмещающих пород.
По мере внедрения магмы часть свободного кислорода, заключенного во вмещающих породах, под действием магматического тепла по трещинам перемещается в вышележащие породы. Оставшийся кислород может быть ассимилирован магмой. При этом некоторое количество закиси железа превратится в окись, т. е. коэффициент окисления первой (главной) фазы внедрения увеличится. Последующие порции магмы, отвечающие поздним фазам внедрения данного интрузива, получат из вмещающих толщ .меньшее количество свободного кислорода, в связи с чем их породы будут отличаться численно меньшими значениями коэффициента окисления по сравнению с образованиями главной фазы. Следовательно, определение окисленности (F) интрузивных пород может быть в известной мере использовано как дополнительное средство для определения последовательности внедрения интрузивных образований.
ЛИТЕРАТУРА
1. И. Д. Б о р н е м а н-С тарынкевич. Руководство по расчету формул минералов. Изд-во «Наука», М., 1964.
2. Ю. С. Куце в. О некоторых сторонах петрогепетической роли отношения РегОз : FeO в магматических горных породах. Изв. АН СССР, серия геологическая, № И, 1964.
3. В. Ф. Морковкина. Химические анализы изверженных горных пород. Изд-во «Наука», М., 1964.
4. Б. Ф. H и ф а п т о в. О Верхне-Кондомском граиодиори-товом массиве. Изв. Томского политехнического института, т. 127, 1964.
5. С. И. Щукин. О возможности применения коэффициента окисленности железа для классификации вулканогенных пород. Геохимия, № 8, 1963.
6. Н. Р. Taylor, S. Epstein. Relatioship between 0I8/016 ratios in coexisting minerals of igneous and metamorphic rocks. Bull, of the Geol. Soc. of America, vol. 71, N° 4, vol. 73, N°. 6, 1962.
7. V. M. G о 1 d s с h m i d t. Geologish petrographische Studien im Hochgebirge des Südlichen Norwegens. Kristiania, 1921.
