CC BY
20
УДК 552.3, 553.22 (234.83)
П03ДНЕ- И ПОСТМЙГМАТИНЕСКНЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЩЕЛОЧНЫХ ПИКРИТОВ СРЕДНЕГО ТНМЙНЙ
В. И. Степаненко
ГБУ РК «Территориальный фонд информации по природным ресурсам и охране окружающей среды
Республики Коми» (Комигеолфонд), Сыктывкар [email protected]
По петрохимическим показателям в составе Четласского комплекса (Средний Тиман) разные исследователи выделяют пикри-ты, а также разнообразные лампрофиры и кимберлиты. Столь пестрый набор магматитов для небольшого по объему магматического комплекса представляется неправдоподобным. Исследование скоординированного геологического, петрографического и петро-химического материала приводит к выводу, что первично-магматический состав даек был щелочной пикритовый. А все отклонения от него, используемые для выделения в данном комплексе иных типов магматитов, являются следствием последовательно проявленных даже на коротких расстояниях в пределах одного тела постмагматических преобразований как минерального, так и химического состава. Такими процессами были автометасоматоз, постмагматическая гидротермальная деятельность, щелочной метасоматоз и ме-тасоматическое карбонатитообразование, а также гипергенез.
Ключевые слова: Тиман, пикриты, фениты, метасоматические карбонатиты, петрохимия.
LATE- AND POST-MAGMATiC ALTERATiOHS OF ALKALiNE PICRITES FROM
MiDDLE TIMAH
V. I. Stepanenko
State budget institution «Territorial fund of the information about natural resource and state of the environment
of the Komi Republic», Syktyvkar
Different researchers find picrites and various lamprophyres and kimberlites within Chetlassky complex (Middle Timan) by petrochemical indicators. Such a diverse collection of magmatic rocks for a small magmatic complex seems unlikely. Coordinated research of geological, petrographic and petrochemical material leads to the conclusion that primary rock composition was alkali picritic. All deviations from this composition, used to distinguish other types of magmatic rocks in this complex, were generated by post magmatic processes even within one unit. Such processes were represented by autometasomatism, post magmatic hydrothermal alteration, fenitization, metasomatic carbonatite generation and hypergenesis.
Keywords: Timan, picrites, metasomatic carbonatites, petrochemistry.
Введение
Четласский комплекс щелочных ультрабазитов, фенитов и кар-бонатитов играет важную роль в металлогении Канино-Тиманского региона, а правильные представления о его петрогенезе значимы для интерпретации палеогеодинамики северо-востока Русской платформы. Однако, несмотря на более чем полувековую историю исследований, состав и петрографическая принадлежность щелочных ультрабазитов этого
комплекса остается предметом дискуссий и неопределенностей.
Сложенные ультрабазитами тела с поверхности представляют собой коры выветривания, в которых первичный состав нацело изменен. Однако устойчивое наличие гидрофлогопита и вермикулита как псевдоморфоз по породообразующему флогопиту, реликтовой порфировой структуры с тальковыми и серпентин-тальковыми псевдоморфозами по вкрапленникам позволили пер-
вым исследователям (Э. А. Кальберг, О. А. Солнцев) определять эти горные породы как лампрофиры. Ю. П. Ивенсен [1] осторожно предполагал, что они являются глубоко измененными гипергенными процессами лампрофирами аль-неит-польценитового и шонки-нит-бекенкинитового ряда. Однако породы, вскрытые скважиной на Бобровском участке, он однозначно определял как биотитовые пикриты. Впоследствии список названий
ВестНик ИГ Коми НЦ УрО РАН, июль, 2015 г., № 7
лапрофиров расширялся. Так, В. Г. Черным с соавторами [8] в составе данного комплекса пород уверенно назывались пикритовые пор-фириты, пироксениты, шонкиниты, бекинкиниты, монтечеллит-нефе-линовые базальты и ультраосновные лампрофиры альнеит-польценито-вого ряда. В 1981—83 гг. данный комплекс пород изучался на предмет коренной алмазоносности. При этом заключения петрографов, получаемые вследствие изучения отдельных штуфов, шлифов и химических анализов, были весьма разнообразными. В состав комплекса стали включаться также лампроиты, кимберлиты и кимберлоиды. В последнее время тенденция расширения петрографического набора магматитов сохранилась. В нем «обнаружены» лампрофиры спессартит-керсатитового ряда [4] и айкилиты [5].
Эти публикации создают представление о весьма пестром петрографическом составе магматитов комплекса и о магматическом процессе его формирования как о подъеме на локальном участке «коктейля» из магм различного состава. Оправдано ли такое представление геолого-петрографическим, а не только петро-геохимическим материалом?
По результатам исследования скоординированного геологического, петрографического и петрохими-ческого материала автор пришел к выводу, что первично-магматический состав даек был щелочной пикрито-вый [3, 6]. А все отклонения от него, используемые для выделения в данном комплексе иных типов магмати-тов, являются итогом последовательно проявленных даже на коротких расстояниях в пределах одного тела постмагматических преобразований как минерального, так и химического состава (см. рисунок, I). Такими процессами были автометасоматоз, постмагматическая гидротермальная деятельность, шелочной метасоматоз и карбонатитообразование.
Щелочные пикриты строго локализованы в зонах северо-восточного простирания и неизвестны за их пределами. Выделяются Мезенская, Косьюская, Бобровская и Октябрьская зоны. Ведущей формой тел являются дайки, их мощность обычно варьирует от 0.5 до 3 м, редко больше. Однако в дайках фиксируются раздувы и коленообразные перегибы, в которых мощность тел возрастает до нескольких десятков ме-
тров. Имеются также штокообразные тела, которые осложняются жильными инъекциями во вмещающие породы. Нередки мелкие жилообразные тела, которые инъецируют вмещающие породы по густой сети трещин.
Первично-магматический
состав
Первичный магматический породообразующий минеральный парагенезис представлен оливином, клинопироксеном и флогопитом. Важно, что эти минералы в неизменённом, реликтовом состоянии или в виде псевдоморфоз присутствуют во всех телах и во всех их частях. Первично-магматическая структура породы порфировидная. В зависимости от размеров тела и положения в нем строение породы может усложняться с появлением гломеропор-фировой и сериально-порфировой структур. Вкрапленники представлены оливином и клинопироксеном. Структура основной массы изменяется от микролитовой в зальбан-дах до призматически-зернистой во внутренних частях тел. Мезостазис сложен преимущественно клинопи-роксеном. В подчиненном количестве в его состав входит флогопит, который образует скелетовидные выделения, частично обрастающие кристаллы клинопироксена. В случае микролитовой структуры основная масса представляет микрозернистый агрегат микролитов клинопи-роксена и редких чешуй флогопита. Акцессорные минералы представлены хромшпинелидом, магнетитом и апатитом.
Химический состав неизмененных щелочных пикритов выдержан. Содержание главных породообразующих компонентов щелочных пи-критов четласского комплекса соответствует их граничным содержаниям для семейства щелочных пи-критов. Фигуративные точки их составов, образцов, взятых из разных тел, образуют компактные группировки на всех петрохимических диаграммах [3, 6].
Позднемагматические
и автометасоматические
преобразования
Позднемагматический и постмагматический (автометасомати-ческий) породообразующий минеральный парагенезис представлены флогопитом и амфиболом (парга-ситом). Эти минералы формируют
особые структурные компоненты породы: они не встречаются в эндо-контактах тел, их апофизах и жилах, но распространены исключительно во внутренних частях относительно крупных тел. При этом по их разрезу прослеживаются постепенные переходы между пикритами, сложенными исключительно первично-магматическими минералами, и интенсивно флогопитизированны-ми или амфиболизированными разностями, а также между последними. Позднемагматические амфибол и флогопит формируют резко увеличенные в размерах по отношению к оливину и клинопироксену зерна. В структурном отношении зерна представлены пойкилокристаллами и ксеноморфными бластами. Судя по явлениям прорастания и обрастания, паргасит является более поздним, чем пойкилокристаллы флогопита.
Автометасоматоз (см. рисунок, II) петрохимически выражался в выносе М^, привносе щелочей и компенсирующей концентрации других петрогенных компонентов.
Субсинхронно автометасома-тической флогопитизации и амфи-болизации происходило формирование серпентиновых псевдоморфоз по оливину, оформленных каймой тонкозернистого магнетита. Петрохимически это выражается в росте концентрации гидроксильной группы.
Постмагматический
гидротермальный процесс
Более поздний гидротермальный постмагматический процесс в отличие от автометасоматоза наиболее интенсивно протекал в заль-бандах тел, но распространялся также и на весь объем небольших тел, особенно жил и жильных апофизов крупных тел. При этом псевдоморфозы по вкрапленникам оливина замещаются агрегатом кальцита, тремолита и талька. Довольно часто в них появляются эпидот и гроссу-ляр. Вкрапленники клинопироксе-на замещаются агрегатами карбонатов, гроссуляра, эпидота, лейкоксе-на и магнетита. Обилие псевдоморфоз по вкрапленникам в зальбандах тел придает породам облик минда-лекаменных текстур. Флогопит замещается голубовато-зеленым хлоритом. На месте основной массы формируется разнозернистый гра-нобластовый агрегат карбонатов, со-
Атом/10000Â3
100
Атом/10000Â3
Висячий бок
Лежачий бок
Ti Si
120 110
Атом/10000 À3
120
Атом/10000 À3
100
10t
Na,
Ca
Mg
Mn ol
Fe
Fe
201
Ti
110:
Si
70.
IV
Вариации химических составов щелочных пикритов при различных вторичных изменениях, представленные в пересчете на содержание атомов на 10 000 Â3 по методике Ю. В. Казицина и В. А. Рудника (1968):1 — неизмененные щелочные пикриты; 2 — автометасоматически флогопитизированные и амфиболизированные пикриты; 3 — гидротермально-постмагматически измененные пикриты; 4 — пикриты, измененные щелочным метасоматозом; 5 — апопикритовые доломит-анкеритовые карбона-
титы; 6 — гипергенно-преобразованные пикриты. I — вариации химических составов по разрезу дайки, вскрытой скважиной 101; II — вариации химических составов автометасоматически флогопитизированных и амфиболизированных пикритов; III — вариации химических составов гидротермально-постмагматически измененных пикритов; IV — сопоставление химических составов пикритов, измененных щелочным метасоматозом и апопикритовых доломит-анкеритовых карбонатитов.
Variations of alkaline piciites chemical composition at various secondary changes calculated for atoms per 10 000 Â3 as described in Y. V. Kazitsin and V. A. Rudnik (1968) . 1 — unchanged alkaline picrites; 2 — autometasomatically phlogopitized and amphibolized picrites; 3 — hydrothermal post-magmatically altered picrites; 4 — picrites altered by alkaline metasomatism; 5 — apopicrite dolomite-ankerite carbonatites; 6 — hypergenically altered picrites. I —Variations of chemical compositions in the section of dyke drilled well 101. II — Variations of chemical compositions of autometasomatically phlogopitized and amphibolized picrites. III — Variations of chemical compositions of hydrothermally postmagmatically altered picrites. IV — Comparison of chemical compositions of picrites altered by alkaline metasomatism and apopicrite
dolomite-ankerite carbonatites.
ВестНик ИГ Коми НЦ УрО РАН, июль, 2015 г., № 7
держащий отдельные зерна и гнезда из относительно укрупненных зерен эпидота, гроссуляра и хлорита, «сыпь» пылеватого магнетита, длиннопризматических кристаллов апатита и идиоморфного пирита. С этим же типом изменений связано и формирование прожилковой минерализации. Прожилки кальцитово-го, кальцит-тремолитового и тремо-литового состава развиты преимущественно в зальбандах тел, но встречаются и во внутренних их частях. Кальцит в виде прожилков из тел пи-критов проникает во вмещающие породы. Отмечалось также развитие кальцита и хлорита по серициту цемента вмещающих кварцито-песча-ников и алевролитов. Однако изменения в последних строго локализованы на небольшом (несколько сантиметров) расстоянии от контакта.
Гидротермальный постмагматический процесс (см. рисунок, III) происходит при выносе и привно-се Са, С и Р в ходе карбонатизации. При этом возрастают содержания А1, £ Бе и Мп, которые концентрируются. Mg и щелочи незакономерно перераспределяются в породе.
Фенитизация
и метасоматическое
карбонатитообразование
Совместно со щелочными пи-критами в тех же зонах проявлены фенитизация и метасоматическое карбонатитообразование. Однако важно отметить, что эти явления имеют более широкое распространение, чем щелочные пикриты, и формируют самостоятельные зоны и
тела северо-восточного простирания в осадочно-метаморфических породах четласской серии рифея. А в поле развития карбонатных пород рифея они имеют диффузно-пло-щадное развитие в слоях, обогащенных силикатными минералами [7]. Осадочно-метаморфические породы в ходе этих преобразований трансформировались в фениты состава: альбит + микроклин-пертит + рибе-кит + эгирин, а затем в доломит-ан-керитовые карбонатиты.
В пикритах в ходе этого процесса развивается минеральный парагенезис: альбит + микроклин-пертит + щелочной амфибол (арфедсонит и/ или рибекит) + эгирин + густоокра-шенный красноватый флогопит или тетраферрифлогопит + доломит-анкерит. Структурно-текстурные рисунки породы становятся весьма разнообразными. Вкрапленники и псевдоморфозы по ним замещаются или полевыми шпатами в ассоциации с рибекитом, или доломит-анкеритом в ассоциации с рибекитом. Щелочные амфиболы и реже эгирин отчетливо корродируют, прорастают и обрастают не только первично-магматические, но и позд-немагматические и постмагматические гидротермальные минералы. Густоокрашенный флогопит обрастает ранее сформированные флогопиты с формированием укрупненных, до 10 мм, зональных бласт. В них от центра к периферии фиксируются зоны: бледно-желтая (магматическая), зеленовато-бурая (авто-метасоматическая), зеленая (гидротермально-постмагматическая)
и густоокрашенная красноватая (щелочно-метасоматическая). Окрашиванием шлифов отчетливо выявляется замещение гидротермально-постмагматического кальцита доломит-анкеритом. Карбонаты, сформированные в ходе позднего гидротермального процесса и в ходе карбонатитообразования, резко различны и по изотопному составу углерода и кислорода [3].
Щелочной метасоматоз вызывался привносом щелочей, выносом Mg и Са, а также перераспределением с концентрацией А1, £ Бе и Мп (см. рисунок, IV). Последующее карбо натито образо ва ние вызывалось выносом Л, А1, привносом Са и С. Поведение остальных петро-генных компонентов сводится к перераспределению.
Выводы
Таким образом, современный состав среднетиманских щелочных пикритов неоднороден, что обусловлено изменением первичного магма-тогенного состава постмагматическими процессами, различными по природе, интенсивности и местам проявления в телах магматитов.
Диагностика и типизация этих пород на основе только химических анализов, без учета этого факта, приводит к «петрохимическим заблуждениям».
Литература
1. Ивенсен Ю. П. Магматизм Тимана и полуострова Канин. М: Наука, 1964. 124 с.
2. Казицин Ю. В., Рудник В. А. Руководство к расчету баланса вещества и внутренней энергии при формировании метасоматических пород. М: Недра, 1968. 363 с.
3. Костюхин М. Н., Степаненко В. И. Байкальский магматизм Канино-Тиманского региона. Л: Наука, 1987. 232 с.
4. Макеев А. Б., Лебедев В. А., Брянчанинова Н. И. Магматиты Среднего Тимана. Екатеринбург, 2008. 348 с.
5. Недосекова И. Л., Удоратина О. В., Владыкин Н. В., Прибавкин С. В.,
Гуляева Т. Я. Петрохимия и геохимия дайковых ультрабазитов и карбонати-тов четласского комплекса (Средний Тиман) // ЕЖЕГОДНИК-2010 / Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 158, 2011. С. 122— 130.
6. Степаненко В. И. Щелочные пи-криты Среднего Тимана // Геология магматических образований севера Урала и Тимана. Сыктывкар, 1984. С. 3—15. (Тр. Ин-та геологии Коми филиала АН СССР. Вып. 48)
7. Степаненко В. И., Лихачев В. В., Швецова И. В. Щелочной метасоматоз и ниобиевая минерализация в рифейских терригенно-карбонат-ных образованиях Среднего Тимана // Эндогенные комплексы Европейского Северо-Востока СССР. Сыктывкар. 1988. С. 33-46. (Тр. Ин-та геологии
Коми НЦ УрО АН СССР. Вып. 65).
8. Черный В. Г., Смирнов В. Г., Черная И. П. Формационный анализ магматических пород Тимана // Материалы по геологии и полезным ископаемым северо-востока европейской части СССР, Сыктывкар, 1972. Вып. 7. С. 167-179.
References
1. Ivensen Y. P. Magmatism Timan and Kanin Peninsula. - Moscow: Nauka. 1964. 124 p
2. Kazitsin Y. V., Rudnik V. A. Guide to the calculation of the balance of matter and of the internal energy the formation of metasomatic rocks. Moscow: Nedra. 1968. 363 p.
3. Kostyukhin M. N., Stepanenko
V.I. Baikal magmatism Canin-Timan region. L: Science, 1987. 232 p.
4. Makeev A. B., Lebedev V. A., Bryanchaninova N. I. Magmatites Middle Timan. Ekaterinburg. 2008. 348 p.
5. Nedosekova I. L., Udoratina O. V., Vladykin N. V., Pribavkina S. V., Gulyaev T. Y . Petrochemistry and geochemistry of ultramafic dyke and carbonatite complex Chetlassky (Middle Timan). YEARBOOK 2010, Tr. IGG UB RAS, vol. 158, 2011, pp 122-130.
6. Stepanenko V. I. Alkaline picrites Middle Timan. // Geology magmatic formations north of the Urals and Timan. - Syktyvkar. 1984. - P. 3-15. (Tr. Int-ta Geology, Komi Branch, USSR Academy of Sciences. Vol. 48)
7. Stepanenko V. I., Likhachev V. V., Shvetsova I. V. Alkaline metasomatism and niobium mineralization in Riphean terrigenous-carbonate formations Middle Timan. // Endogenous complexes European North-East of the USSR. -
Syktyvkar. 1988. - S. 33-46. (Tr. Int-ta Geology Komi USSR Academy of Sciences. Vol. 65).
8. Chernyi V. G., Smirnov V. G., Chernaya I. P. Formational analysis of magmatic rocks Timan. Proc .: Materials on Geology and Mineral Resources of the North-East of the European part of the USSR, Vol. 7. Syktyvkar, 1972. pp 167-179.
Рецензент к. г.-м. н. И. Л. Недосекова
