CC BY
12ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ АРКТИКИ И СУБАРКТИКИ, 2020, Т. 25, № 4
УДК 552.311 (571.56)
DOI 10.31242/2618-9712-2020-25-4-3
Конвергентные минералогические особенности силикатных магматических и карбонатитовых пород Томторского массива на северо-востоке Сибирской платформы
А.В. Округин, А.И. Журавлев
Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, Якутск, Россия okrugin@diamond.ysn.ru; ai.zhuravlevgeo@gmail.com
Аннотация. Приводится сравнительный анализ типоморфных особенностей минералов разных типов силикатных пород и карбонатитов Томторского массива с целью установления их конвергентных признаков. Чтобы исключить взаимное воздействие друг на друга пород, сформировавшихся в разное время, для изучения отобраны пробы из разных разрозненных самостоятельных трубочных тел мельтейгитов, пластового тела щелочных пикритов и секущей дайки карбонати-та, расположенных южнее Томторского массива, а также из неизмененных нефелиновых сиенитов с южной окраины массива. Показано, что среди породобразующих и акцессорных минералов, в том числе и редкометалльных рудных минералов разных силикатных магматических пород и кар-бонатитовых образований выявляются интересные конвергентные особенности. Такими особенностями обладают как породобразующие минералы - пироксены, слюды, полевые шпаты, фельд-шпатоиды, гранаты, так и основные и редкие карбонаты, окисно-рудные минералы, в том числе хромсодержащие шпинелиды, а также сульфидные и другие экзотические фазы. Новые данные по типоморфным особенностям минералов подтверждают полученные нами ранее данные по выделению пяти кластеров по ассоциации петрогенных и ряда рудных компонентов среди пород Томтор-ского массива. Наиболее интересным нюансом в этом плане оказалось подтверждение сближения группы явных высокотемпературных раннемагматических элементов - MgO, Cr и Ni с группой CaO, CO2, H2O, P2O5 и Y- компонентов, образующих карбонатитовые дериваты. Например, наличие высокохромистых шпинелидов в щелочных пикритах и в карбонатитах указывает на сквозной характер формирования хромистых фаз в данных породах. Подобные исследования помогут раскрыть минералогические критерии генетического родства между силикатными расплавами и связанными с ними карбонатитовыми дериватами, которые могут формировать богатые редкими элементами оруденения.
Ключевые слова: щелочно-ультраосновные породы, мельтейгиты, щелочные пикриты, сиениты, карбонатиты, месторождения редких элементов, Томторский массив.
Благодарности. Авторы благодарят коллег, принимавших участие в выполнении полевых, лабораторных, аналитических работ и способствовавших проведению данных исследований. Работа выполнена в рамках НИР ИГАБМ СО РАН (№ 0381-2019-0003).
Введение
Томторский массив не только является уникально богатым редкометалльным месторождением, представляющим огромный стратегический интерес, но и относится, по своему геологическому и петрографическому строению, к одному из сложных объектов, требующих детальных научных изысканий. Подобные рудно-маг-матические комплексы могут быть источниками не только месторождений редких элементов, но и благородных металлов, образующих, по наше-
му мнению, широко распространенные в данном районе площадные комплексные золото-платиновые россыпепроявления. В предыдущей нашей статье [1] были даны результаты предварительных исследований петрохимических особенностей силикатных пород Томторского массива, представленных фоидолитами, нефелиновыми сиенитами, мелкими секущими телами щелочно-ультраосновных пород, а также жильными и линзовидными телами силикатно-апа-тит-магнетитовых пород - камафоритов, а так-
же были сделаны из них некоторые петрогене-тические выводы.
Данная статья является продолжением вышеуказанной работы и посвящена сравнительному рассмотрению минералогических особенностей типичных силикатных магматитов и карбонати-товых пород Томторского массива с целью выявления конвергентных признаков среди этих разных петротипных, но генетически взаимосвязанных пород.
Методика исследований
Классификация щелочных ультраосновных пород, кимберлитов и карбонатитов севера Сибирской платформы, проводивщаяся еще первыми их исследователями [2-5], продолжает видоизменяться [6-13; и др.]. Предлагается много вариантов разделения такой ассоциации петрогеохи-мически и минералогически родственных пород: от традиционного выделения двух автономных формаций - щелочно-ультраосновной с карбона-титами и кимберлитовой до их размежевания на множества по разным фациальным, вещественным и другим признакам. Не дискутируя по этой сложной проблеме, мы пока придерживаемся точки зрения по [10, 13] о тройственном разделении карбонатит-кимберлитового формацион-ного сообщества на 1 - алмазоносные кимберлиты; 2 - кимберлитоподобные пикрит-альнеи-товые породы (альпикриты), ассоциирующие с редкометалльными карбонатитами, и 3 - неалмазоносные и убогоалмазоносные кимберлиты, нередко называемые пикритами или пикритовыми порфиритами («кимпикритами») по [3].
Такой подход импонирует нам тем, что использование понятия «кимберлит» sensu stricto (в узком смысле) ограничивает применение этого таксона областью алмазоносных пород, содержащих и минералы-спутники алмаза, что имеет важное прогнозно-минералогическое и генетическое значение. Еще А.Н. Заварицкий в своем знаменитом труде «Изверженные горные породы» [14] отметил, что за основание классификации горных пород должны браться не произвольно выбранные признаки, а важнейшие - характеризующие способ образования и происхождение этих природных объектов. Но в этом уяснении наблюдаемых признаков с их генетическими аспектами заключается, разумеется, и главная сложность естественной классификации. Поэтому совершенствование петрохимических и минералогических критериев размежевания потенциально алмазоносных
магматитов (типичных кимберлитов) от неалмазоносных кимпикритов, альпикритов и других конвергентных кимберлитам пород по [13], которые формируются в иных физико-химических условиях, является одной из актуальных задач в области исследования платформенного шелочно-ультраосновного магматизма, включающего как алмазоносную, так и редкометаллоносную формации. Это позволит найти для Томторского массива определенное место, полностью характеризующее его как единый целостный объект, обладающий редкометаллоносной специализацией. Поиски в составе данного массива признаков проявлений других формаций, например алмазоносных лампроитов, может привести не только к классификационной путанице, но и к ошибкам с практически-прогностической точки зрения.
Химический состав минералов изученных нами пород Томторского массива определялся на микрозондовом анализаторе Camebax-Micro французской фирмы Cameca, а их микроструктурные взаимоотношения изучались на сканирующем микроскопе JSM-6480LV японской фирмы JEOL в лаборатории рентгеноспектральных методов анализа в ИГАБМ СО РАН, аналитики: Христофорова Н.В., Журавлев А.И. В качестве эталонов применялись стандартизированные минералы, чистые металлы и их сплавы. Химический анализ силикатных пород выполнялся в отделе физико-химических методов анализа ИГАБМ СО РАН под руководством Л.Т. Галенчи-ковой. Ввиду сильной измененности некоторых силикатных пород и карбонатитов Томторского массива был выполнен их рентгенофазовый анализ на дифрактометре D2 PHASER фирмы Bruker (Германия), СиКа-излучение, 30 Кв, 10 Ма, аналитики Емельянова Н.Н. и Тронина Т.Ф. Идентификация минеральных фаз выполнена Заякиной Н.В. с использованием базы данных PDF 2.
Минералого-петрографические особенности пород Томторского массива
Данные о геологическом строении и составе пород, в особенности, карбонатитовых образований Томторского массива приводятся в работах многих исследователей [11, 15-20] и хорошо известны широкому кругу геологов. Как было отмечено выше, мы здесь постараемся показать некоторые конвергентные минералогические особенности силикатных магматических пород и карбонатитовых образований, которые могут служить критерием оценки генетического родства
116°30' в.д
ШШ 1
V 3
| F?1 I 4 a b
-1
a fa
|яз|»з| 6 а й
[ав^ав;! 7
73 в
5Я» ||> « 10
£У | 77
| е^-т] | 12
EZ] «
|—|То-1|
Рис. 1. Схематическая геологическая карта фрагмента Томторского массива по [10]. 1 - нижнетриасовые туфы, лавы платобазальтов; 2 - пермские конгломераты, гравелиты, песчаники, алевролиты, угли; 3 -песчаники, гравелиты, алевролиты венда; 4 - доломиты, сланцы, алевролиты, песчаники улахан-курунгской свиты рифея; 5-7 - карбонатитовый комплекс: 5а - карбонатиты редкометалльные (анкеритовые), 5б - анкерит-шамозитовые породы, 6а - карбонатиты редкометалльные, 6б - апатит-микроклин-слюдистые породы, 7а - кальцитовые и доломит-кальцитовые карбонатиты, 7б - кальцит-микроклин-слюдистые породы; 8 - карбонатитовые брекчии; 9 - камафориты; 10 - мелкие секущие тела щелочно-ультраосновных пород; 11 - фоидолиты; 12 - щелочные и нефелиновые сиениты; 13 - разломы; 14 -места отбора исследованных образцов.
Fig. 1. Schematic geological map of the Tomtor massif [10]. 1 - lower Triassic tuffs, lavas of plateau basalt; 2 - Permian conglomerates, gravelites, sandstones, silt-shales, coals; 3 - Vendian sandstones, gravelites, silt-shales; 4 - dolomites, shales, silt-shales, sandstones of Ulakhan-Kurug formation of Vendian; 5-7 - car-bonatite complex: 5a - rare-metal carbonatites (ankerite), 56 - ankerite-chamosite rocks, 6a- rare-metal carbonatites, 66 - calcite-microcline-mica rocks, 7б - calcite and dolomite-calcite carbonatite, 7б - calcite-microcline-mica rocks; 8 - carbonatite breccias, 9 - kamaforites; 10 - small cross bodies of alkaline-ultrabasic rocks; 11 - foidolites; 12 - alkaline and nepheline syenites; 13 - fault; 14 - sampling sites.
между типичными силикатными магмами и карбонатным магматическим расплавом. Но к возможности существования последнего, несмотря на непосредственные факты излияния карбонатной лавы из вулканов, некоторые исследователи относятся с недоверием - от полного отрицания до паллиативного (двойственного) варианта образования карбонатитов, например, магматогенно-метасоматическим или гидротермально-метасо-матическим путем.
В связи с этим, для чистоты эксперимента, чтобы исключить следы взаимовоздействия силикатного и карбонатитового расплавов, проявленного интенсивно в центральной части массива, мы ограничились изучением самостоятельных мелких секущих тел, расположенных в непосредственной близости от самого массива (рис. 1). Изученные трубочные тела (То-1 и То-2) мельтейгитов прорывают отложения рифея в непосредственной близости (200-500 м) от юж-
Составы изученных проб из пород Томторского массива
Table 1
Compositions of studied samples from rocks of Tomtor massif
Проба SiO2 TiO2 AlA FeA FeO MnO MgO CaO NajO K2O P2O5 H2O+ CO2 п.п.п. Сумма
То-1-2 33,72 3,23 11,36 7,86 3,37 0,23 7,44 16,75 3,40 2,33 0,89 4,54 3,76 0,69 99,57
То-2-1 31,70 2,73 11,79 5,19 4,83 0,32 5,75 15,65 4,84 2,91 1,26 5,71 5,95 0,46 99,09
То-3-1 49,50 0,76 19,37 4,74 1,41 0,21 1,47 3,07 7,42 3,48 0,06 5,50 2,33 0,18 99,50
То-4-2 31,25 2,87 8,38 10,29 5,82 0,18 15,18 11,12 0,63 2,57 1,22 4,45 5,37 0,65 99,98
To-5-1 14,12 1,86 5,17 6,71 7,18 0,34 4,99 29,23 0,21 0,82 1,25 2,60 24,96 0,50 99,94
ного контакта массива. Возраст трубки То-2, определенный 40Аг/39Аг методом по флогопиту, составляет 379,4±3 млн лет [1], в то время как становление самого Томторского массива и кар-бонатитов в основном охватывало венд-поздне-рифейское и среднедевонское время [15, 21, 22; и др.]. В 0,5 км севернее от этих тел, с южной окраины массива для изучения был отобран образец свежих нефелиновых сиенитов (То-3-1). Пластовое тело щелочных пикритов (То-4) изучено в обрыве правого берега р. Чимара в 2 км юго-западнее от массива, а недалеко от этого тела на левом берегу частично обнажается вертикальное дайкообразное (?) секущее тело (То-5) карбона-титов (см. рис. 1). Присутствие по р. Чимара жильных карбонатитов мощностью 1-4,5 м и сопровождающих их даек карбонитизированных альнеитов более древнего возраста было установлено в 60-е годы в 5-30 км к югу от Томторского массива, они маркируют глубинный разлом субмеридионального простирания, контролирующий массивы Томтор и Богдо, и соответственно расширяют возможность прогнозирования сател-литовых тел [9].
Составы изученных образцов показаны в табл. 1. В описанных телах не наблюдается следов вторичных наложенных процессов, что позволяет установить некоторые интересные конвергентные минералогические особенности между силикатными магматическими и карбонатитовыми породами, свидетельствующие об их глубинном генетическом родстве. Рассмотрев многие варианты диаграмм компонентного состава щелочных ультраосновных пород, кимберлитов и карбона-титов, мы для сравнительно анализа этих пород предлагаем следующую М^-С-Н2О диаграмму (рис. 2). Ее тройная система построена в координатах: М - фемических (мафических) компонен-
тов (^О + FeOtot + МпО + ТЮ2 + Р205); S - ще-лочно-сиалических составляющих ^Ю2 + А1203 + + Na2O + К2О) и С - летучих компонентов (СО2 + Н2О) и СаО. Она напоминает диаграмму А. Холмса [23], но мы переместили СаО из кафе-мической вершины к летучим компонентам, чтобы более контрастно оттенить роль карбонатитовой составляющей от фемических. Это позволяет более наглядно демонстрировать три основных тренда изменения состава пород - магнезиальную (М), щелочно-сиалическую (А) и карбонатитовую (К).
Нижняя двойная система (СаО + СО2 + Н2О) -Н2О показывает роль воды в составе летучих. С повышением СаО в карбонатитах содержание воды постепенно снижается и ближе к вершине (С) ее количество практически сводится к нулю, т. е. в существенно кальцитовых карбонатитах роль воды ничтожна. С повышением доли других петрогенных оксидов в интрузивных кар-бонатитах содержание воды постепенно возрастает и поля составов карбонатитов примыкают к кимберлитам. Повышенное содержание воды характерно для кимберлитов и меймечитов, обычно 4-10 мас. %, реже достигая 13-14 мас. %. Это выражается в широком развитии водных минералов в указанных породах, в особенности, серпентинизации оливинов. В карбонатитовых брекчиях Восточного Прианабарья [6], щелочных базальтоидах [24], мелилитовых породах [5] и оливинитах из кольцевых массивов [25] Май-меча-Котуйской провинции, а также в сиенитах Томторского массива содержание воды редко превышает 4 %.
Мы предполагаем [1], что исходный расплав магматитов Томторского массива был близок пикритовым порфиритам Гулинского массива, фракционная дифференциация которых при осаждении оливина и хромшпинелида по [25] приво-
Si02+Al203+Na20+K20
Са0+С02+Н20
| +а "б| 1 | А 5А 12 | ° |3 11-7 | 4 | | 5 | |б
|'-;:-"-17 | 18 | о | э | сз | ю 111 112
Рис. 2. Составы пород щелочных, ультраосновных, кимберлитовых и карбонатитовых комплексов на севере Сибирской платформы на диаграмме M-S-C-H2O (мас. %). 1-3 - Томторский массив: 1 - мелкие секущие тела щелочных пикритов (а - данные авторов; б - по [12]); 2 - карбо-натиты, цифры 1-5 на более крупных значках соответствуют номерам изученных проб То-(1, 2, 3, 4, 5); 3 - нефелиновые и щелочные сиениты; 4-6 - поля составов кимберлитов и карбонатитов Восточного Прианабарья: 4 - карбонатито-вые брекчии (n = 72); 5 - интрузивные карбонатиты (n = 7) по [6] и 6 - интрузивные кимберлиты (n = 52) по [4]; 7-11 -Маймеча-Котуйская провинция: 7 - мелилитовые породы (n = 16) по [5]; 8 - эффузивы пикритов и щелочных базаль-тоидов (n = 4) по [24]; 9 - пикритовые порфириты (n = 8); 10 - меймечиты (n = 26); 11 - дуниты-перидотиты (n = 19) Гулинского массива и 12 - оливиниты (n = 14) щелочно-ультраосновных массивов по [25]. Кривые линии со стрелками - тренды изменения исходного состава пикритовой магмы (I) к ультрамафитовым (M), щелочно-сиалическим (A) и карбонатитовым (K) дифференциатам.
Fig. 2. Compositions of rocks from alkaline, ultrabasic, kimberlite and carbonatite complexes in the north of the Siberian platform on the M-S-C-H2O diagram (wt. %). 1-3 Tomtor massif: 1 - small cross-cutting bodies of alkaline picrites (a - authors data, б - according to [12]); 2 - carbon-atites, numerals 1-5 on larger badges correspond to numbers of the studied samples To-(1, 2, 3, 4 and 5); 3 - nepheline and al-
kaline syenites; 4 - carbonatite breccias (n = 72); 5 - intrusive carbonatites (n = 7) according to [6] and 6 - intrusive kimber-lites (n = 52) according to [4]; 7-11 - Maymecha-Kotuyskaya province: 7 - melilite rocks (n = 16) according to [5]; 8 - effu-sives of picrites and alkaline basaltoids (n = 4) according to [24]; 9 - picrite porphyrites (n = 8); 10 - meimechites (n = 26); 11 - dunites-peridotites (n = 19) of Guli massif and 12 - olivin-ites (n = 14) alkaline-ultrabasic massifs according to [25]. Curved lines with arrows - trends of changes of initial composition of picrite magma (I) to ultramafic (M), alkaline-sialic (A) and carbonatite (K) differentiates.
дит к появлению меймечитов, а далее и дуни-тов (рис. 2, тренд М). Такому исходному составу магматитов Томторского массива соответствуют щелочные пикриты То-4, а мельтейгиты То-(1, 2) и нефелиновые сиениты То-3 являются, по всей видимости, щелочно-сиалическими дифферен-циатами (тренд А). Как видно на рис. 2, породы Томторского массива образуют второй ярко выраженный карбонатитовый тренд (К) в результате постепенного возрастания в них CaO и CO2. Породы То-5 представляют собой переходную разновидность от обычных силикатных магматитов к типичным карбонатитам, содержащим обычно более 50 вес. % карбоната и менее 10-15 % кремнезема [9].
Нами ранее [1] было показано, что даже незначительные изменения содержаний SiO2 и CaO в щелочных магмах могут кардинально поменять тренды кристаллизации исходной пикрито-идной магмы. На данной диаграмме мы можем наблюдать следующие тренды, приводящие к появлению разных ассоциаций пород, в процессе длительного эволюционного становления сложных рудно-магматических комплексов. Ранняя высокотемпературная интенсивная кристаллизация и отсадка оливина с хромшпинелидом приводят к появлению дунитов, как в Гулинском массиве. «Сухие» оливиниты из более мелких массивов Маймеча-Котуйской провинции характеризуются очень свежим обликом, оливин в них практически не серпентинизирован и ассоциирует с магнетитом [25]. Магнезиальный тренд уводит составы этих пород от исходного состава пикритов в сторону М-вершины диаграммы. Другой тренд изменения составов, в результате накопления щелочей и CaO, прослеживается в сторону практически безводных мелилито-вых пород через промежуточное поле эффузивных щелочных базальтоидов. Далее наблюдается обособленное поле щелочных и нефелиновых сиенитов, которые в Томторском массиве имеют преобладающее распространение.
Если существование указанных двух трендов, в определенной мере, различными исследователями объясняется разными механизмами кристаллизационной дифференциации, то причины возникновения карбонатитовой ветви от пикри-тов к карбонатитам, по-видимому, имеют более глубокие корни как в прямом, так и переносном смысле и пока остаются не совсем понятными.
Основными минералами мельтейгитов трубчатых тел То-1 и То-2 являются моноклинный пироксен и слюда флогопит-биотитового ряда, образующие порфировые выделения в мелкозернистой кальцит-натролит-мезолитовой основной массе с обильными вкраплениями апатита, тита-номагнетита в ассоциации с лейкоксеном, титанитом, перовскитом и гранатом андрадит-шорло-митового состава (рис. 3, а-в). Реже встречаются мельчайшие включения карбонатов редкоземельных элементов (РЗЭ), находящиеся часто в срастании с апатитом (рис. 3, г). Наиболее представительные анализы минералов представлены в таблицах 2 и 3, а их фигуративные точки вынесены на диаграммах составов (рис. 4-6). На-тролит-мезолитовые цеолиты являются типичными продуктами изменения нефелина, т. е. по химическому составу и минеральным ассоциациям данные породы относятся к недосыщен-ным кремнеземом щелочным (бесплагиоклазо-вым) породам соответствующим мельтейгитам.
Ввиду значительных позднемагматических ав-тометасоматических изменений пород и мелких размеров включений акцессорных и рудных фаз, мы в данном сообщении использовали ограниченный круг представительных микрозондовых определений, подтверждаемых рентгенофазовым анализом на дифрактометре. На классификационных диаграммах пироксены из мельтейгитов в основном попадают в поля диопсида и авгита, реже эгирин-авгита или эгирина (см. рис. 4), а слюды располагаются преимущественно в области флогопита, частично переходя в поле аннита (см. рис.5, а). Состав гранатов (рис. 5, б) изменяется от практически чистых андрадитов до поля меланитов Тьандрадитов, охватывая более широкую область, чем гранаты, установленные нами в камафоритах Томторского массива [26].
Породы пластового тела То-4 отличаются от выше рассмотренных тел мельтейгитов большей магнезиальностью, но меньшим содержанием алюминия, кальция и натрия (см. табл. 1), что отражается в их минеральном составе. Пироксен характеризуется повышенной долей энстатито-
вого минала (см. рис. 4, б ), появляется серпенти-низированный оливин. Карбонат в них представлен доломитом (рис. 6, а), мезолит, характерный для мельтейгитов, уступает место менее кальциевому натролиту. Появляются титанистые высокохромистые шпинелиды, постепенно переходящие в хромистые титаномагнетиты (табл. 4 и рис. 7). Все эти химические и минеральные особенности приближают данные породы к пикри-там щелочного уклона.
В сиенитах То-3, наряду с нефелином (рис. 3, д, е), широко развит ортоклаз с микро-пертитовыми вростками альбита и гиалофана, содержащего до 10-20 % ВаО (см. табл. 2), что соответствует примерно 20-30 % цельзианового компонента. Пироксен представлен эгирином, а редкие мелкие выделения слюды - мусковитом. Среди свежей нефелин-К-№-ПШ основной массы сиенитов наблюдаются мелкие (до 10-20 мкм) включения карбоната РЗЭ, близкого по составу калкинситу (см. табл. 3). Также установлены более крупные (до 150 мкм) амебовидные интер-стиционные выделения минерала (см. рис. 3, е), состоящего из 30-32 % SiO2, 1-3,5 % ТЮ2, 2527 % СаО, 7-8 % Na2O, 14-17 % 2гО2 и 12-16 % №205, что хорошо соответствует составу веле-рита, являющего акцессорным минералом нефелиновых сиенитов и связанных с ними пегматитов и карбонатитов.
Мелкие включения карбонатов РЗЭ обнаружены также в мельтейгитах (То-1 и То-2), они по составу сходны с минералами из камафоритов Томторского массива [26]. В некоторых зернах карбонатов РЗЭ из пробы То-1-2 фиксируется высокое содержание WOз до 20 % (см. табл. 3), по-видимому, в этих фазах присутствует большая доля минала Се-тунгустита - минерала (Се,№Д) W206(0H)3, обнаруженного в касситерит-воль-фрамитовых рудах, залегающих на турмалиновых гранитах Малайзии [34].
Апатит в мельтейгитах трубчатых тел То-1 и То-2 встречается в основном в виде идиоморф-ных удлиненных кристаллов гексагонального сечения в основной массе породы, тесно ассоциируя обычно с рудно-окисными ильменит-Т> магнетитовыми агрегатами, а также мелкими (1-50 мкм) сульфидными минералами - пиритом и галенитом. По составу минерал соответствует фторсодержащей ^ до 2-2,4 %) разновидности апатита. В некоторых зернах, по данным микрозондового анализа, отмечается снижение содержания Р205 до 35-38 %, вместо 40-42 %
Рис. 3. Породобразующие и рудные минералы пород Томторского массива. а-г - мельтейгиты (обр. То-1-2): а - порфировые выделения диопсида (1) в основной массе из флогопита (2), кальцита (3), мезолита (4) и магнетита (5); б - порфировые кристаллы флогопита (2) в зернистой основной массе, содержащей диоп-
сид (1), кальцит(3), мезолит (4), магнетит (5), гранат (6) и апатит (7); в - срастание пироксена (1), магнетита (5), сфена (8) и перовскита (9), окруженное флогопит (2)-кальцит (3)-мезолитовой (4) основной массой; г - мелкие выделения карбонатов РЗЭ (10) в ассоциации с апатитом (7) в кальцит (3)-мезолитовой (4) симплектитовой массе; д, е - нефелиновые сиениты (обр. То-3-1): д - мелкие включения карбонатов РЗЭ (10) в альбит (13) - ортоклазовом (12) микропертите в сростке с нефелином (11) и эгирином (14); е - «амебовидные» вкрапления велерита (15) в нефелин (11)-альбит (12)-ортоклазо-вой (13) симплектитовой матрице; ж, з - карбонатиты (обр. То-5-1): ж - идиоморфные кристаллы апатита (7) и футляро-видных зональных выделений лейкоксена (16) с мелкими включениями Ce-монацита (17) в глинисто-сидерит-кальцито-вой (3) основной массе; з - зональное зерно магнетита (5) с реликтом ядра хромистого шпинелида (18) в срастании с флогопитом (2) и кальцитом (3). Изображения в обратно рассеянных электронах.
Fig. 3. Rock-forming and ore minerals from rocks of Tomtor massif. а-г - melteigites (samp. To-1-2): а - porphyry of diopside (1) in the groundmass of phlogopite (2), calcite (3), mesolite (4) and magnetite (5); б - porphyry crystals of phlogopite (2) in grained groundmass that contained diopside (1), calcite (3), mesolite (4), magnetite (5), garnet (6) and apatite (7); в - intergrowth of pyroxene (1), magnetite (5), titanite (8) and perovskite (9), surrounded by phlogopite (2)-calcite (3)-mesolite (4) groundmass; г - small particles of REE carbonates (10) in association with apatite (7) in calcite (3)-mesolite (4) symplectite mass: д, е - nepheline syenites (samp. To-3-1): д - small inclusions of REE carbonates (10) in albite (13)-orthoclase (12) microperthite in intergrowth with nepheline (11) and aegirine (14); е - «amoeba-shaped» inclusions of wohlerite (15) in nepheline (11)-albite (12)-orthoclase (13) symplectite matrix; ж, з - carbonatites (samp. To-5-1): ж - euhedral crystals of apatites (7) and «case-shaped» zoned substance of leucoxene (16) with small inclusions Ce-monazite (17) in clay-siderite-calcite (3) groundmass; з - zoned grain magnetite (5) with a relict core of chromium spinellid (18) in intergrowth with phlogopite (2) and calcite (3). Image in back-scattered electrons.
Р205 в фторапатитах, что связано, по-видимому, с повышением количества СО2 и появлением карбонатапатита или франколита при наличии F > 1 %. В таких случаях, в связи с невозможностью определения содержания СО2 на микрозонде, сумма анализов карбонатапатитов стабильно снижается до 90-88 %. В них также отмечается частое появление незначительных (не более первых %) примесей других петрогенных элементов, что вызвано, вероятно, захватом микровключений силикатной матрицы. Роль углерода в структуре карбонатапатита пока полностью не решена, но уменьшение доли Р205 в франколитах То-1-2 мы склонны связать с изоморфизмом РО4 о СО2, а не замещением группой СО3 группы (ОН F, С1) или С о 2Са. В пи-критах пластового тела То-4 и карбонатите дайки То-5 все апатиты имеют низкое содержание Р205 34-39 % при низкой сумме (менее 90-93 %) анализов, что также указывает на их принадлежность к карбонатапатитам.
Интересной общей характерной особенностью щелочных пикритов То-4 и карбонатитов То-5 является сходство в них трендов изменения хромисто-титанистых шпинелидов (см. рис. 7), аналогичных таковым из щелочно-ультраоснов-ных пород Гулинского массива [27], пикритовых габбро-долеритов Норильского района [28, 29] и убогоалмазоносной кимберлитовой трубки Ма-локуонамская [30]. В реликтовых ядрах Т>Сг-шпинелидов в карбонатите То-5 содержание Сг203 достигает 43 % (рис. 3, ж, табл. 4), а к периферии зерен со снижением хромистости шпинели возрастает её титанистость. Тьмагнетиты То-5 содер-
жат постоянную примесь МпО 1-2 % и MgO до 5 %. В мельтейгитах То-1 и То-2 титаномагнетиты имеют подобный состав, но в них в ассоциации с магнетитом появляются мелкие зерна Мп-ильменита, содержащего МпО от 2 до 22 %.
Карбонатит дайки То-5 в основном состоит из кальцита с повышенной примесью FeO и MgO до 4 % каждого окисла. Возможно, этим объясняется широкое развитие сидерита, содержащего до 13 % СаО, 11 % MgO и 4 % МпО, в виде тонких (до 50 мкм) сетчатых прожилков, в матрице кальцита. Кальцит находится также в тесном срастании с хлоритом и монтмориллонитом (см. табл. 2), среди которых часто встречаются футляровидные зональные выделения лейкоксена с ядром кальцита (см. рис. 3, ж). В пределах лейкоксеновой оболочки часто наблюдаются мельчайшие ксеноморфные светлые включения, обогащенные ТЮ2 до ~40 %, Се203 до ~20 % и Р205 до ~10 %. Если допустить, что из-за мелких размеров ярко-светлых включений микрозондовым пучком захватывается частично и лейкоксеновая матрица, то истинный состав самих включений может соответствовать Се-монациту. Таким образом, мы считаем, что данные исследования имеют предварительный характер и требуют своего продолжения на более обширном материале.
Генетическое единство комплексов ультраосновных, щелочных пород и карбонатитов подтверждается не только их структурной связью, но и общностью петрохимических и минералогических признаков. Согласно модели фракционирования глобального магматического океана Земли
Представительные анализы силикатных минералов
Table 2
Representative analyzes of silicate minerals
№ проб № ан SiO2 TiO2 AlA FeA* FeO MnO MgO CaO Na2O K2O Сумма
Диопсид (12-183; 283), авгит (23 -2; 20-10; 287), эгирин (11-27; 4-7)
То-1-2 12-183 44,93 2,74 6,57 1,23 6,09 0,09 13,02 24,43 0,48 99,58
То-1-2 23-2 46,78 2,64 2,66 4,70 13,11 0,10 8,51 20,18 1,82 100,50
То-1-2 11-27 49,91 1,72 1,66 30,08 0,00 0,08 1,76 2,71 12,41 100,32
То-2-1 20-10 49,59 1,76 2,05 0,00 15,83 0,52 9,58 21,09 0,10 100,52
То-4-2 283 51,74 0,89 0,65 2,31 6,01 0,30 12,76 24,09 0,90 99,64
То-4-2 287 50,49 1,62 2,65 2,59 5,43 0,21 13,79 20,62 1,22 98,63
То-3-1 4-7 51,41 0,23 0,40 17,70 8,75 0,12 2,21 12,65 6,86 100,33
Флогопит (11-1; 3-7; 23-10), аннит (11-11; 18-183), мусковит (20-3)
То-1-2 11-1 39,34 11,40 1,61F** 12,28 20,16 10,44 95,22
То-1-2 11-11 37,73 11,04 28,38 9,95 9,80 96,90
To-4-2 3-7 37,13 6,32 15,12 8,52 19,80 9,18 96,07
To-4-2 18-183 40,80 0,93 11,03 20,25 0,35 12,21 0,54 0,34 8,86 95,30
То-5-1 23-10 37,25 5,08 16,72 9,78 19,59 8,98 97,40
То-3-1 20-3 45,90 36,02 3,89 7,30 93,11
Мезолит (14-1), натролит (23-5; 7-1), хлорит (26-1), монтмориллонит (19-2)
То-1-2 14-1 41,65 31,19 5,19 11,31 89,33
То-1-2 23-5 46,62 27,78 1,95 14,71 91,06
То-4-2 7-1 47,52 27,34 0,32 16,42 91,60
То-5-1 26-1 33,91 15,61 13,42 22,59 1,63 87,16
То-5-1 19-2 54,69 18,12 9,76 3,62 1,55 0,88 88,62
Нефелин (19-1), ортоклаз (5-5), альбит (5-7), гиалофан (5-12; 16-4)
То-3-1 19-1 43,29 32,84 15,54 5,97 97,64
То-3-1 5-5 64,25 19,81 1,29 14,75 100,10
То-3-1 5-7 68,51 20,20 11,67 0,28 100,66
То-3-1 5-12 47,31 30,73 10,95Ba0 1,18 7,52 1,08 98,77
То-3-1 16-4 43,81 28,27 19,84BaO 4,05 2,20 98.17
Андрадит (14-5; 5-10), шорломит (14-12; 10-8)
То-1-2 14-5 34,86 3,24 2,23 26,21 34,37 100,91
То-1-2 14-12 33,36 12,56 2,21 18,29 33,17 99,59
To-4-2 5-10 34,16 2,95 14,01 12,17 1,84 35,01 100,14
To-4-2 10-8 34,29 6,20 26,01 33,50 100,00
Примечание: * - содержание Fe2O3 вычислено по стехиометрической формуле минерала, ** - указано содержание другого элемента, обнаруженного в данном анализе (F и BaO). Пустые клетки в таблицах 2-4 означают, что элемент не обнаружен в пределах чувствительности микрозондового метода анализа.
Note. * - the Fe2O3 content is calculated using the stoichiometric formula of the mineral, ** - content of other element (F and BaO). Empty cells in Tables 2-4 indicate that the element was not detected within sensitivity of microprobe analysis.
по В.С. Шкодзинскому [35], щелочно-ультра-основные, кимберлитовые, карбонатитовые и лам-проитовые магмы являются остаточными распла-
вами, возникающими при затвердевании нижних пикритового и перидотитового слоев магматического океана. Им было показано, что на глубин-
Составы карбонатов РЗЭ
Table 3
Composition of REE carbonate
№ проб № ан CaO SrO WO3 CeA La2O3 NdA Сумма Минерал
То-1-2 29-2 3,66 29,17 20,25 7,84 60,92 Калкинсит
То-1-2 20-2 6,43 11,75 20,84 12,62 4,70 56,34 Амбатоаринит
То-1-2 27-2 5,62 18,01 21,51 12,36 7,61 65,11 Амбатоаринит
То-1-2 22-6 5,60 20,00 20,90 10,96 5,47 62,93 La-се-тунгустит
То-1-2 23-8 6,44 18,70 22,31 13,80 5,38 66,63 La-се-тунгустит
То-2-1 2-2 20,32 9,06 19,25 8,71 57,34 Карбоцернаит
То-2-1 3-4 6,17 16,79 27,84 13,31 64,11 Амбатоаринит
То-2-1 20-7 3,17 19,57 19,01 10,21 8,79 60,75 Амбатоаринит
To-3--1 3-7 1,59 31,22 22,37 55,18 Калкинсит
To-3--1 15-3 1,78 31,33 17,96 6,96 58,03 Калкинсит
To-3--1 15-7 3,26 28,78 13,86 5,69 51,59 Калкинсит
ных и среднеглубинных стадиях всплывания и тектонического выжимания подплавленных пород происходит увеличение количества расплава, а на заключительных малоглубинных этапах подъема содержание расплава в магмах резко уменьшается в результате декомпрессионного затвердевания в связи с падением парциального давления и содержания летучих компонентов в расплаве вследствие их перехода в самостоятель-
ную флюидную фазу. Такие затвердевавшие расплавы из-за повышения вязкости уже не могли перемещаться по дайкообразным магмоводам, и они далее прорывались в виде цилиндрических диапироподобных тел. Но низкотемпературные магмы, к которым могут относиться и карбона-титовые магмы, в близповерхностных условиях затвердевали в результате декомпрессионного выделения в них флюидной фазы. При этом про-
Рис. 4. Состав пироксенов на Ca-Mg-Fe-пироксены-жадеит-эгирин (а) и En-Wo-Fs (б) диаграммах. 1, 2 - мельтейгиты То-1 и То-2 соответственно; 3 - нефелиновые сиениты То-3; 4 - пикриты То-4; 5 - апофоидолиты и камафориты по [26].
Fig. 4. Composition of pyroxenes on Ca-Mg-Fe-pyroxenes-jadeite-aegirine (a) and En-Wo-Fs (б) diagrams. 1, 2 - melteigite To-1 and To-2 respectively; 3 - nepheline syenites To-3; 4 - picrites To-4; 5 - apofoidolites and kamaforites according to [26].
Истонит
KMg2AI[Al2Si2Oi0](OH)2
Сидерофиллит KFe2AI[AI2Si2Oio](OH)2
х
X X
□ ог
п □ 0е □□ □
no*Off cffi^F^ -4л □□ g
I I I-1-T^-1-T~
1ИТ 50
в
□ □ 'Ъ
~1 г Флогопит KMg3[AISi3O10](OH)2
+ 11
x 12 ~o 13
_14
□ 15
Пироп+альмандин+ +спессартин
Пиральспит Андрадит+
(Mg, Fe, Mn)3AI2[Si3012] гроссуляр
50 "П-Андрадит
W
a □ чр
-ВОИОО
О " о t + + ++ +
Аннит Андрадит+ "10 20 30 40 "П-андрадит
KFe3[AISi3O10](OH)2 гроссуляр Ca3(Fe3+, AI)2[Si3012]"* Ca3Ti2[Si3012]
Рис. 5. Диаграммы составов биотитов (а) и гранатов (б). 1, 2 - мельтейгиты То-1 и То-2 соответственно; 3 - пикриты То-4; 4 - карбонатиты То-5-1 и 5 - апофоидолиты и камафо-риты по [26].
Fig. 5. Composition diagrams of biotites (a) and garnets (б). 1, 2 - melteigites To-1 and To-2 respectively; 3 - picrites To-4; 4 - carbonatites To-5-1 and 5 - apofoidolites and kamaforites according to [26].
(Fe, Мп)(СОэ) сидерит + родохрозит
Са(С03) кальцит
СаМд(С03)2 доломит
Са(С03) кальцит
# С02, Н20, F, S, W
д \CaREE(C03)2F синхизит
CaREE2(C03)3F2 паризит
Мд(С03) Sr(C03) магнезит стронцианит
SrREE2(C03)30 амбатоаринит
REE(C03)F бастнезит
REE2(C03)3-4H20 калкинсит
1 л 6
Z о О J<
Рис. 6. Составы основных карбонатных минералов (а) и редких карбонатов Sr и РЗЭ (б). 1 - из мельтейгитов То-1-2; 2 - то же с заметной примесью минала Ce-иттротунгусита Ce,Nd,Y)W2O6(OH)3; 3 - мельтейгиты То-2-1; 4 - нефелиновые сиениты То-3-1; 5 - пикриты То-4-2; 6 - карбонатиты То-5-1; 7 - апофоидолиты и камафо-риты по [26]; 8 - стехиометрические составы карбонатных минералов.
Fig. 6. Compositions of main carbonate minerals (a) and rare carbonates of Sr and REE (б). 1 - from melteigites To-1-2; 2 - same with significant admixture Ce-ittriumtungusite minal Ce, Nd, Y)W2O6(OH)3; 3 - melteigites To-2-1; 4 - nepheline syenites To-3-1; 5 - picrites To-4-2; 6 - carbonatites To-5-1; 7 - apofoidolites and kamaforites according to [26]; 8 - stoichiometric compositions of carbonate minerals.
Рис. 7. Состав шпинелидов из пород севера Сибирской платформы 1-3 - Томторский массив (данные авторов): 1 - щелочные пикриты То-4; 2 - мельтейгиты трубки То-1; 3 - дайка карбона-титов То-5; 4 - микрокристаллы шпинелидов убогоалмазоносной тр. Малокуонамская [30]; 5-8 - поля составов (n - количество анализов): 5 - алмазоносные кимберлиты (a) Якутии (n = 118) [31, 32], в том числе хромиты алмазной ассоциации (b); 6 -дуниты, перидотиты, меймечиты и пикриты (n = 36) Гулинского массива [27]; 7- пикритовые габбро-долериты (n = 61) Норильского и Талнахского интрузивов [28]; 8 - (n = 4077) [29]; 9 - изотермы (Т, °С) сольвусов систем MgCr2O4-MgAl2O4-Mg2TiO4 (пунктирные линии) и FeCr2O4-FeAl2O4-Fe2TiO4 (штрихпунктирные линии) по [33].
Fig. 7. Composition of spinellids from rocks of north of Siberian platform 1-3 - Tomtor massif (author data): 1 - alkaline picrite To-4; 2 - melteigite of the pipe To-1; 3 - carbonatite dyke To-5; 4 - micro crystals of spinellids of Malokuonamskaya pipe [30]; 5-8 - composition fields (n - number of analyzes): 5 - diamondiferous kimberlites (a) of Yakutia (n = 118) [31, 32], including chromite of diamond association (b); 6 - dunites, peridotites, meimechites and picrites (n = 36) of Guli massif [27]; 7 - picrite gabbro-dolerites (n = 61) of Norilsk and Talnakh intrusions [28]; 8 - (n = 4077) [29]; 9 - isotherms (T, °C) of solvus of systems MgCr2O4-MgAl2O4-Mg2TiO4 (dotted lines) and FeCr2O4-FeAl2O4-Fe2TiO4 (dash-dotted lines) according to [33].
исходит консервация флюидной фазы, но увеличение давления в них со временем приводит к дезинтеграции верхних частей магматических колонн, обусловливая вулканические взрывы. Следы таких процессов на Томторском массиве фиксируются в виде многочисленных трубчатых тел брекчированных щелочных пикритов и кар-бонатитов.
Наиболее острым в этой проблеме является выяснение происхождения карбонатитов и характера взаимосвязи с пространственно ассоциирующими с ними силикатными магмами. В результате изучения силикатно-солевых включений в минералах Л.И. Паниной и И.В. Моториной [36] доказывается, что именно силикатно-карбонат-ная несмесимость является причиной появления исходных карбонатитовых расплавов, ассоции-
рующих с глубинными магмами. Также интересно отметить, что факт расслоения расплава на две несмешивающиеся жидкие фазы с резкой границей установлено в результате непосредственной экспериментально-технологической плавки пирохлор-монацитовой и пиро-хлор-монацит-крандаллитовой проб из самого Томторского массива [37].
Заключение
В результате проведенных исследований нами получены новые данные о типоморфных особенностях породообразующих, второстепенных, акцессорных и рудных минералов силикатных магматических пород Томторского массива, и ассоциирующих с ними карбонатитовых образований. Многофазность становления разных петрогео-
Представительные анализы Cr-Ti шпинелидов и магнетитов
Table 4
Representative analyzes of Cr-Ti-spinels and magnetites
№ пробы № анализа TiO2 AI2O3 СГ2О3 Fe2O3 FeO MnO MgO Сумма
То-4-1 9-116 3,54 6,03 45,76 11,58 24,86 0,40 6,86 99,03
То-4-1 3-116 3,58 6,20 42,14 16,17 21,18 0,48 9,18 98,93
То-4-1 16-116 0,55 11,71 35,46 21,47 20,00 0,36 8,60 98,15
То-4-1 18-116 7,45 5,36 30,58 19,67 28,31 0,49 6,58 98,44
То 4-1 22-116 6,89 7,79 18,64 33,13 18,86 0,48 12,51 98,30
То-4-1 285-183 9,19 6,36 7,56 36,86 31,97 0,94 4,66 97,54
То-4-1 283-183 7,35 0,22 1,31 54,10 28,61 0,80 5,03 97,42
То-5-1 9-179 2,12 14,68 43,26 9,00 16,97 0,44 11,94 98,41
То-5-1 20-1 2,28 23,67 31,91 10,71 16,25 0,32 13,74 98,88
То-5-1 23-4 5,31 21,72 23,84 14,68 21,62 0,55 11,88 99,60
То-5-1 4-5 5,38 5,01 17,12 36,14 29,85 1,12 4,35 98,97
То-5-1 20-9 12,03 0,37 1,11 45,80 35,92 1,55 2,99 99,77
химических типов магматитов и карбонатитов с разной степенью оруденения усложняет разработку петрогенетических прогнозно-поисковых критериев оценки разных типов минерализаций. В то же время установлено наличие сквозных минеральных серий в разных породах и рудах, например, Cr-Ti-шпинелидов, редкометалль-ных и других рудных фаз с аналогичными трендами изменения составов. Отсутствие минералов гроссуляр-альмандин-пиропового состава, хромитов алмазной ассоциации, пикроильмени-тов и других высокобарических индикаторных фаз, характерных для алмазоносных кимберлитов и лампроитов, свидетельствует о более низких Р-Т-параметрах глубинной эволюции Том-торской материнской магмы. Выявление минералогических критериев генетического родства между силикатными расплавами и связанными с ними карбонатитовыми дериватами в последующем позволит адекватно оценить масштабы разнотипного оруденения сложного Томторско-го комплекса.
Литература
1. Округин А.В., Толстое А.В., Слепцов А.П., Баранов Л.Н. Петрохимические особенности ассоциации ультраосновных щелочных пород и карбонатитов Томторского массива и интерпретация возможных трендов их эволюции // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2019. № 4. С. 7-24.
2. Шейнманн Ю.М. Формация ультраосновных-щелочных пород // Щелочные интрузии, их размещение и связанная с ними минерализация. М.: Госгеол-техиздат, 1961. Вып. 12-13. С. 15-54.
3. Милашев В.А., КрутоярскийМ.А., Рабкин М.И., Эрлих Э.Н. Кимберлитовые породы и пикритовые порфиры северо-восточной части Сибирской платформы. М.: Госгеолтехиздат, 1963. 216 с.
4. Ковальский В.В., Никишов К.Н., Егоров О.С. Кимберлитовые и карбонатитовые образования Ана-барской антеклизы. М.: Наука, 1969. 288 с.
5. Егоров Л.С. Мелилитовые породы Маймеча-Ко-туйской провинции. Л.: Недра, 1969. 248 с.
6. Маршинцев В.К. Карбонатитовые образования восточного склона Анабарского сводового поднятия. Якутск: Кн. изд-во, 1974. 120 с.
7. Корнилова В.П., Никишов К.Н., Ковальский В.В., Зольников Г.В. Атлас текстур и структур кимберлито-вых пород. М.: Наука, 1983. 158 с.
8. Егоров Л.С. Ийолит-карбонатитовый плутонизм (на примере Маймеча-Котйского комплекса Полярной Сибири). Л.: Недра, 1991. 260 с.
9. Багдасаров Ю.А., Гусев Г.С., Гущин А.В., Меже-ловский Н.В., Морозов А.Ф. Металлогения магматических комплексов внутриплитовых геодинамических обстановок. М.: ГЕОС, 2001. 640 с.
10. Фролов А.А., Лапин А.В., Толстов А.В., Зин-чук Н.Н., Белов С.В., Бургомистров А.А. Карбонатиты и кимберлиты (взаимоотношения, минерагения, прогноз). М.: НИА-Природа, 2005. 540 с.
11. Эпштейн Е.М., Аникеева Л.И. Некоторые вопросы геологии и петрологии комплекса ультраос-
новных щелочных интрузивных пород // Физико-химические проблемы формирования горных пород и руд. Т. 2. М.: Изд-во АН СССР. 1963. С. 182-195.
12. Владыкин Н.В., Торбеева Т.С. Лампроиты То-мторского массива (Восточное Прианабарье) // Геология и геофизика. 2005. Т. 46, № 10. С. 1038-1049.
13. Белов С.В., Лапин А.В., Толстое А.В., Фролов А.А. Минерагения платформенного магматизма (траппы, карбонатиты, кимберлиты). Новосибирск. Изд-во СО РАН, 2008. 537 с.
14. Заварицкий А.Н. Изверженные горные породы. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 479 с.
15. Энтин А.Р., Зайцев А.И., Ненашев Н.И., Василенко В.Б., Орлов А.И., Тян О.А., ОльховикЮ.А., Оль-штынский С.И., Толстов А.В. О последовательности геологических событий, связанных с внедрением Том-торского массива ультраосновных щелочных пород и карбонатитов (Северо-западная Якутия) // Геология и геофизика. 1990. Т. 31, № 12. С. 42-51.
16. Кравченко С.М., Беляков А.Ю., Покровский Б.Г. Геохимия и генезис Томторского массива (север Сибирской платформы) // Докл. РАН. 1992. Т. 322, № 5. С. 966-972.
17. Kravchenko S.M., Pokrovsky B.G. The Tomtor alkaline ultrabasic massif and related REE-Nb deposits, northern Siberia // Econ. Geol. 1995. Vol. 71 (7). P. 676-689.
18. Толстов А.В. Особенности минералогии и геохимии апатит-магнетитовых руд массива Томтор (С-З Якутия) // Геология и геофизика. 1994. Т. 35, № 9. С. 91-100.
19. Эпштейн Е.М., Данильченко Н.А., Постников С.А. Геология Томторского уникального месторождения редких металлов (север Сибирской платформы) // Геология рудных месторождений. 1994. Т. 36, № 2. С. 83-110.
20. Багдасаров Ю.А. Геохимические особенности карбонатитов и сопровождающих их силикатных пород щелочно-карбонатитового массива Томтор (Восточное Прианабарье, Якутия) // Геохимия. 1997. № 1. С. 10-20.
21. Владыкин Н.В., Котов А.Б., Борисенко А.С. и др. Возрастные рубежи формирования щелочно-ультраосновного массива Томтор: результаты геохронологических U-Pb и 40Ar/39Ar исследований // Докл. РАН. 2014. Т. 454, № 2. С. 195-199.
22. Skublov S.G., Tolstov A.V., Baranov L.N., Mel-nik A.E., Levashova E.V First data on the geochemistry and U-Pb age of zircons from the kamaphorites of the Tomtor alkaline-ultrabasic massif, Arctic Yakutia // В: Chemie der Erde, 2019.
23. Holmes A. A contribution to the petrology of the kimberlite and its inclutions // Trans. Geol. Soc. S. Africa. 1936. Vol. 39. P. 379-428.
24. Жук-Почекутов К.А., Гладких В.С., Леонтьев Л.Н. Ассоциация щелочных базальтоидов-ба-зальтов Маймеча-Котуйской вулкано-плутонической формации // Петрология и геохимические особенности комплекса ультрабазитов и карбонатитов. М.: Наука, 1965. С. 5-90.
25. Васильев Ю.Р., Золотухин В.В. Петрология ультрабазитов севера Сибирской платформы и некоторые проблемы их генезиса. Новосибирск: Наука, 1975. 272 с.
26. Баранов Л.Н., Толстов А.В., Округин А.В., Слепцов А.П. Новое в минералогии и геохимии апа-тит-магнетитовых руд массива Томтор, северо-восток Сибирской платформы // Руды и металлы. 2018. № 2. С. 42-54. DOI: 10.24411/0869-5997-2018-00011.
27. Васильев Ю.Р., Коненко В.Ф., Королюк В.Н. Акцессорные хромшпинелиды из ультраосновных пород Маймеча-Котуйского района // Материалы по генетической и экспериментальной минералогии. Новосибирск: Наука, 1976. С. 7-16.
28. Генкин А.Д., Дистлер В.В., Лапутина И.П. Хро-митовая минерализация дифференцированных трап-повых интрузий и условия ее образования // Условия образования магматических рудных месторождений. М.: Наука, 1979. С. 105 - 126.
29. Chayka I.F., Zhitova L.M., Antsiferova T.N., Abersteiner A., Shevko A.Ya., Izokh A.E., Tolstykh N.D., Gora M.P., Chubarov V.M., Kamenetsky VS. In-Situ Crystallization and Continuous Modification of Chromi-an Spinel in the «Sulfide-Poor Platinum-Group Metal Ores» of the Norilsk-1 Intrusion (Northern Siberia, Russia) // Minerals. 2020. Vol. 10. P. 498.
30. Бабушкина С.А. Состав микрокристаллов шпи-нелидов трубки Малокуонапская // Отечественная геология. 2008. № 5. С. 85-95.
31. Соболев Н.В., Похиленко Н.П., Лаврентьев Ю.Г., Усова Л.В. Особенности состава хромшпинелидов из алмазов и кимберлитов Якутии // Геология и геофизика. 1975. № 11. С. 7-24.
32. Афанасьев В.П., Зинчук Н.Н., Похиленко Н.П. Морфология и морфогенез индикаторных минералов кимберлитов. Новосибирск: Филиал «Гео» Изд-ва СО РАН, 2001. 276 с.
33. Muan A., Huack J., Loffal T. Equilibrium studies with a bearing on lunar rocks // Proceedings of the Third Lunar Science Conference. 1972. Vol. 1. P. 185-196.
34. Davis R.J., Smith G.W. Yttrotungstite // Mineral. Mag. 1971. Vol. 38. P. 261-285.
35. Шкодзинский В.С. Глобальная петрология по современным данным о горячей гетерогенной аккреции Земли. Якутск: Издательский дом СВФУ, 2018. 244 с.
36. Панина Л.И., Моторина И.В. Жидкостная несмесимость глубинных магм и зарождение кар-бонатитовых расплавов // Геохимия. 2008. № 5. С. 487-504.
37. Делицын Л.М., Мелентьее Г.Б., Батенин В.М., ТолстоеА.В. Сосуществование двух несмешивающихся жидких фаз в силикатно-солевой ниобий-редкоземельной системе // Докл. РАН. 2014. Т. 462, № 4. С. 440-443.
Поступила в редакцию 25.09.2020 Принята к публикации 12.11.2020
Об авторах
ОКРУГИН Александр Витальевич, доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник, Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, 677000, Якутск, пр. Ленина, 39, Россия,
https://orcid.org/0000-0002-1248-8993, okrugin@diamond.ysn.ru;
ЖУРАВЛЕВ Анатолий Иванович, младший научный сотрудник, Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, 677000, Якутск, пр. Ленина, 39, Россия, https://orcid.org/0000-0003-0115-5146, ai.zhuravlevgeo@gmail.com.
Информация для цитирования Округин А.В., Журавлев А.И.. Конвергентные минералогические особенности силикатных магматических и карбонатитовых пород Томторского массива на северо-востоке Сибирской платформы // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2020, Т. 25, № 4. С. 42-58. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2020-25-4-3
DOI 10.31242/2618-9712-2020-25-4-3
Convergent mineralogical features of silicate igneous and carbonatite rocks of the Tomtor massif in the northeast of the Siberian platform
A.V. Okrugin, A.I. Zhuravlev
Diamond and Precious Metal Geology Institute SB RAS, Yakutsk, Russia, okrugin@diamond.ysn.ru; ai.zhuravlevgeo@gmail.com
Abstract. A comparative analysis of typomorphic features of the minerals of different types of silicate rocks and carbonatites of the Tomtor massif is provided to establish their convergent features. To exclude the mutual influence of the rocks formed at different times, samples for investigation were taken from different scattered independent pipe bodies consisting of the rocks of melteigite-malignite composition, a sheet body of alkaline picrites, a transverse carbonatite dike located to the south from the Tomtor massif, and also unaltered nepheline syenites from the southern margin of the massif. It is demonstrated that interesting convergent features are revealed for the rock-forming and accessory minerals, including rare-metal ore minerals ofvarious silicate igneous rocks and carbonatite formations. These features are exhibited by rock-forming minerals - pyroxenes, micas, feldspars, garnets, as well as by basic and rare carbonates, oxide ore minerals, including chromium-containing spinellids, sulfide and other exotic phases. New data related to the typomorphic features of minerals confirm our earlier information about the identification of five clusters by the association ofpetrogenic and a number of ore components among the rocks of the Tomtor massif. The most interesting nuance in this regard was the confirmation of the convergence of a group of definitely high-temperature early magmatic elements - MgO, Cr and Ni with a group of CaO, CO2, H2O, P2O5 and Y -components that formed carbonatite derivatives. For example, the detection of significant amounts of high-chromium spinellids (Cr2O3 up to 46%, NiO up to 0.3% in alkaline picrites To-4-1 and Cr2O3 up to 32% in carbonatites To-5-1) indicates the through character of their presence in these rocks. Such studies will help
revealing the mineralogical criteria of the genetic relationship between silicate melts and related carbon-atite derivatives, which can form mineralization rich in rare elements.
Key words: alkali-ultrabasic rocks, melteigite, alkaline picrites, syenite, carbonatites, rare element deposits, the Tomtor massif.
Acknowledgements. This work was supported by the RFBR grant 18-45-140043 p a «Trapps of the East of the Siberian Platform» and within the framework of the research plan of the Institute of Socio-Physical Engineering SB RAS.
References
1. OkruginA.V., Tolstov A.V., SleptsovA.P., BaranovL.N. Petrohimicheskie osobennosti associacii ul'traosnovnyh shchelochnyh porod i karbonatitov Tomtorskogo massi-va i interpretaciya vozmozhnyh trendov ih evolyucii // Prirodnie resursi Arktiki I Subarktiki. 2019. Vol. 24. No. 4. P. 7-24.
2. Sheinmann Yu.M. Formatsiya ul'traosnovnykh-shchelochnykh porod // Shchelochnye intruzii, ikh raz-meshchenie i svyazannaya s nimi mineralizatsiya. M.: Gosgeoltekhizdat, 1961. Iss. 12-13. P. 15-54.
3. Milashev V.A., Krutoyarskij M.A., Rabkin M.I., Er-lih E.N. Kimberlitovye porody i pikritovye porfiry seve-ro-vostochnoj chasti Sibirskoj platformy. M.: Gosgeoltekhizdat, 1963. 216 p.
4. Koval'skii V.V., Nikishov K.N., Egorov O.S. Kim-berlitovye i karbonatitovye obrazovaniya Anabarskoi an-teklizy. M.: Nauka, 1969. 288 p.
5. Egorov L.S. Melilitovye porody Maimecha-Kotu-iskoi provintsii. L.: Nedra, 1969. 248 p.
6. Marshintsev V.K. Karbonatitovye obrazovaniya vostochnogo sklona Anabarskogo svodovogo podnyati-ya. Yakutsk: Kn. izd-vo, 1974. 120 p.
7. Kornilova V.P., Nikishov K.N., Koval'skij V.V., Zol'nikov G.V. Atlas tekstur i struktur kimberlitovyh porod. M.: Nauka, 1983. 158 p.
8. Egorov L.S. Ijolit-karbonatitovyj plutonizm (na primere Majmecha-Kotjskogo kompleksa Polyarnoj Si-biri). L.: Nedra, 1991. 260 p.
9. Bagdasarov Yu.A., Gusev G.S., Gushchin A.V, MezhelovskijN.V., MorozovA.F. Metallogeniya magmat-icheskih kompleksov vnutriplitovyh geodinamicheskih obstanovok. M.: GEOS, 2001. 640 p.
10. FrolovA.A., LapinA.V., TolstovA.V., ZinchukN.N., Belov S.V., Burgomistrov A.A. Karbonatity i kimberlity (vzaimootnosheniya, minerageniya, prognoz). M.: NIA-Priroda, 2005. 540 p.
11. Epshtein E.M., Anikeeva L.I. Nekotorye voprosy geologii i petrologii kompleksa ul'traosnovnykh shche-lochnykh intruzivnykh porod // Fiziko-khimicheskie prob-lemy formirovaniya gornykh porod i rud. Vol. 2. M.: Izd-vo AN SSSR, 1963. P. 182-195.
12. Vladykin N.V., Torbeeva T.S. Lamproity Tomtorskogo massiva (Vostochnoe Prianabar'e) // Geologiya i Geofizika. 2005. Vol. 46. No. 10. P. 1038-1049.
13. Belov S.V., Lapin A.V., Tolstov A.V., Frolov A.A. Minerageniya platformennogo magmatizma (trappy,
karbonatity, kimberlity). Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, 2008. 537 p.
14. ZavarickijA.N. Izverzhennye gornye porody. M.: Izd. AN SSSR, 1961. 479 p.
15. Entin A.R., Zaitsev A.I., Nenashev N.I. i dr. O posledovatel'nosti geologicheskikh sobytii, svyazan-nykh s vnedreniem Tomtorskogo massiva ul'traosnovnykh shchelochnykh porod i karbonatitov (Severo-zapadnaya Yakutiya) // Geologiya i geofizika. 1990. Vol. 31, No. 12. P. 42-51.
16. Kravchenko S.M., BelyakovA.Yu., Pokrovskii B.G. Geokhimiya i genezis Tomtorskogo massiva (sever Si-birskoi platformy) // Doklady RAN. 1992. Vol. 322, No. 5. P. 966-972.
17. Kravchenko S.M., Pokrovsky B.G. The Tomtor alkaline ultrabasic massif and related REE-Nb deposits, northern Siberia // Econ. Geol. 1995. Vol. 71 (7). P. 676-689.
18. Tolstov A.V. Osobennosti mineralogii i geokhimii apatit-magnetitovyh rud massiva Tomtor (S-Z Yakutiya) // Geologiya i geofizika. 1994. Vol. 35, No. 9. P. 91-100.
19. Epshtein E.M., Danil'chenko N.A., Postnikov S.A. Geologiya Tomtorskogo unikal'nogo mestorozhdeniya redkikh metallov (sever Sibirskoi platformy) // Geologiya Rudnykh Mestorozhdenii. 1994. Vol. 36, No. 2. P. 83-110.
20. Bagdasarov Yu. A. Geokhimicheskie osobennosti karbonatitov i soprovozhdayushchikh ikh silikatnykh porod shchelochno-karbonatitovogo massiva Tomtor (Vostochnoe Prianabar'e, Yakutiya) // Geokhimiya. 1997. No. 1. P. 10-20.
21. Vladykin N.V., Kotov A.B., Borisenko A.S. i dr. Voz-rastnye rubezhi formirovaniya shchelochno-ul'traosnov-nogo massiva Tomtor: rezul'taty geokhronologicheskikh U-Pb i 40Ar/39Ar issledovanii // Doklady RAN. 2014. Vol. 454, No. 2. P. 195-199.
22. Skublov S.G., Tolstov A.V, Baranov L.N., Mel-nikA.E., Levashova E.V. First data on the geochemistry and U-Pb age of zircons from the kamaphorites of the Tomtor alkaline-ultrabasic massif, Arctic Yakutia // B: Chemie der Erde, 2019.
23. Holmes A. A contribution to the petrology of the kimberlite and its inclutions // Trans. Geol. Soc. S. Africa. 1936. Vol. 39. P. 379-428.
24. Zhuk-Pochekutov K.A., Gladkikh VS., Leont'-ev L.N. Assotsiatsiya shchelochnykh bazal'toidov-bazal'tov Maimecha-Kotuiskoi vulkano-plutonicheskoi formatsii // Petrologiya i Geokhimicheskie Osobennosti
Kompleksa Ul'trabazitov i Karbonatitov. M.: Nauka, 1965. P. 5-90.
25. Vasil'ev Yu.R., Zolotukhin V.V. Petrologiya ul'trabazitov severa Sibirskoi platformy i nekotorye problemy ikh genezisa. Novosibirsk: Nauka, 1975. 272 p.
26. Baranov L.N., Tolstov A.V., Okrugin A.V., Slept-sov A.P. Novoe v mineralogii i geokhimii apatit-magnet-itovykh rud massiva Tomtor, severo-vostok Sibirskoi platformy // Rudy i Metally. 2018. No. 2. P. 42-54. DOI: 10.24411/0869-5997-2018-00011.
27. Vasil'ev Yu.R., Konenko V.F., Korolyuk V.N. Ak-cessornye hromshpinelidy iz ul'traosnovnyh porod Ma-jmecha-Kotujskogo rajona // Materialy po Genetiche-skoj i Eksperimental'noj Mineralogii. N.: Nauka, 1976. P. 7-16.
28. Genkin A.D., Distler V.V., Laputina I.P. Hromi-tovaya mineralizaciya differencirovannyh trappovyh in-truzij i usloviya eyo obrazovaniya // Usloviya obra-zovaniya magmaticheskih rudnyh mestorozhdenij. M.: Nauka, 1979. P. 105-126.
29. Chayka I.F., Zhitova L.M., Antsiferova T.N., Abersteiner A., Shevko A.Ya., Izokh A.E., Tolstykh N.D., Gora M.P., Chubarov V.M., Kamenetsky VS. In-Situ Crystallization and Continuous Modification of Chromi-an Spinel in the «Sulfide-Poor Platinum-Group Metal Ores» of the Norilsk-1 Intrusion (Northern Siberia, Russia) // Minerals. 2020. Vol. 10. P. 498.
30. Babushkina S.A. Sostav mikrokristallov shpine-lidov trubki Malokuonamskaya // Otechestvennaya Ge-ologiya. 2008. No. 5. P. 85-95.
31. Sobolev N.V., Pohilenko N.P., Lavrent'ev Yu.G., Usova L.V. Osobennosti sostava hromshpinelidov iz al-mazov i kimberlitov YAkutii // Geologiya i Geofizika. 1975. No. 11. P. 7-24.
32. Afanas'ev V.P., Zinchuk N.N., Pohilenko N.P. Mor-fologiya i morfogenez indikatornyh mineralov kimberlitov. Novosibirsk: Filial «Geo» izd-va SO RAN, 2001. 276 p.
33. Muan A., Huack J., Loffal T. Equilibrium studies with a bearing on lunar rocks // Proceedings of the Third Lunar Science Conference. 1972. Vol. 1. P. 185-196.
34. Davis R.J., Smith G.W. Yttrotungstite // Mineral. Mag. 1971. Vol. 38. P. 261-285.
35. Shkodzinskii VS. Global'naya petrologiya po sovre-mennym dannym o goryachei geterogennoi akkretsii Zem-li. Yakutsk: Izdatel'skii dom SVFU, 2018. 244 p.
36. Panina L.I., Motorina I.V. Zhidkostnaya nesmesi-most' glubinnyh magm i zarozhdenie karbonatitovyh ras-plavov // Geohimiya. 2008. No. 5. P. 487-504.
37. Delitsyn L.M., Melent'ev G.B., Batenin V.M., Tolstov A.V. Sosushchestvovanie dvukh nesmeshivayu-shchikhsya zhidkikh faz v silikatno-solevoi niobii-red-kozemel'noi sisteme // Dokl. RAN. 2014. Vol. 462, No. 4. P. 440-443.
About the authors
OKRUGIN Aleksandr Vitalievich, doctor of geological and mineralogical sciences, chief researcher, Diamond and Precious Metals Geology Institute SB RAS, 39 Lenina pr., Yakutsk 677000, Russia, https://orcid. org/0000-0002-1248-8993, okrugin@diamond.ysn.ru;
ZHURAVLEV Anatoliy Ivanovich, researcher, Diamond and Precious Metals Geology Institute SB RAS, 39 Lenina pr., Yakutsk 677000, Russia, https://orcid.org/0000-0003-0115-5146, ai.zhuravlevgeo@ gmail.com.
Citation
Okrugin A.V, Zhuravlev A.I. Convergent mineralogical features of silicate igneous and carbonatite rocks of the Tomtor massif in the northeast of the Siberian platform // Arctic and Subarctic Natural Resources. 2020, Vol. 25, No. 4. pp. 42-58. (In Russ.) https://doi.org/10.31242/2618-9712-2020-25-4-3
