CC BY
22
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2019.6.001 УДК 552.18
Е. Ю. Акимова1, П. Я. Азимов1, Н. С. Серебряков2
1 Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург, Россия
2 Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва, Россия
РЕДКИЕ И НЕОБЫЧНЫЕ МИНЕРАЛЫ КОРУНДСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД ХИТООСТРОВА (СЕВЕРНАЯ КАРЕЛИЯ)
Аннотация
Охарактеризован минеральный состав корундсодержащих пород проявления Хитоостров. Роговые обманки относятся к чермакитам-ферричермакитам и барруазитам-феррибарруазитам. Натрожедрит характеризуется необычно высоким расчетным содержанием Fe3+, как и ставролит. Среди биотитов-флогопитов встречен редкий Na-биотит. Присутствие в корундсодержащих породах редких барруазитовых роговых обманок, вонезитов, ставролитов с повышенными содержаниями Fe3+ может указывать на необычность среды минералообразования: повышенные давления, субщелочной характер обстановки, высокую активность Na во флюиде. Ключевые слова:
корундсодержащие породы, породообразующие минералы, метаморфизм, метасоматоз.
E. Yu. Akimova1, P. Ya. Azimov1, N. S. Serebryakov2
1 Institute of Precambrian Geology and Geochronology RAS, Saint Petersburg, Russia
2 Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry RAS, Moscow, Russia
RARE AND UNUSUAL MINERALS FROM CORUNDUM-BEARING ROCKS OF THE KHITOOSTROV (NORTH KARELIA)
Abstract
The mineral composition of corundum-containing rocks of the Khitoostrov deposit is characterized. Hornblendes refer to tschermacherite-ferritschermakite and barroisite-ferribarroisite. Sodicgedrite, as well as staurolite, is characterized by an unusually high calculated content of Fe3+. Among the biotites, phlogopites, a rare Na-biotite, vonesite, was encountered. The presence of rare barroisite hornblendes, vonesites, staurolites with elevated Fe3+ contents in the corundum-bearing rocks may indicate the unusual nature of the mineral formation environment: elevated pressures, subalkaline nature of the environment, high Na activity in the fluid. Keywords:
corundum-bearing rocks, rock-forming minerals, metamorphism, metasomatism. Введение
Хитоостров — одно из проявлений апогнейсовых корундсодержащих метасоматитов, сформировавшихся на регрессивной стадии свекофеннского метаморфизма пород Беломорского подвижного пояса Восточной Фенноскандии (Серебряков, 2004). Ранее в породах с корундом был описан натрожедрит (Серебряков и др., 2000). Необычные химический состав и парагенезисы этих пород позволяют предполагать наличие и других редких или необычных минералов: барруазитовые роговые обманки, натровые биотиты, обогащенные Fe3+ ставролиты.
Методика исследований
Составы минералов определялись на сканирующем электроном микроскопе Hitachi S-3400N с энергодисперсионным спектрометром AzTec Energy 350 и комплектом стандартных образцов в РЦ СПбГУ «Геомодель» (аналитики В. В. Шиловских и Н. С. Власенко) и на растровом электронном микроскопе JSM-6510LA с энергодисперсионным спектрометром JED-2200 (JEOL) и комплектом стандартных образцов в ИГГД РАН (аналитик О. Л. Галанкина). Расчет кристаллохимических формул амфиболов выполнялся в программах Amphibole Classification Excel Spreadsheet (Lokock, 2014) и WinAmphcal (Yavuz, 2007), остальных минералов — в программе Minal v.3 Д. В. Доливо-Добровольского.
Минералогия пород Хитоострова
Роговые обманки в метасоматитах Хитоострова известны в амфибол-биотит-гранат-плагиоклазовых породах с псевдоморфозами ставролита по кианиту, не содержащих корунда вовсе или содержащих его в составе ставролит-плагиоклазовых симплектитов (промежуточные метасоматические зоны, Серебряков, 2004), амфиболсодержащих плагиоклазитах с биотитом, гранатом и ставролитом и в амфиболсодержащих породах с корундом (тыловые метасоматические зоны, Серебряков, 2004). По составу роговые обманки метасоматитов относятся к чермакитам с низким и очень низким содержанием Si (5,6-6,5 ф. к.), высокой глинозёмистостью (IVAl = 1,5-2,4 ф. к., VIAl = 0,5-2,0 ф. к.) и магнезиальностью (xMg > 0,75) (рис. 1). Позиция А в структуре роговых обманок заполнена частично (Na + K в позиции А < 0,5). Содержание Na в позиции B меняется от 0,4 до 1 ф. к. (роговые обманки с BNa > 0,5 ф. к. можно отнести к барруазитам) (Leake et al., 1997, 2004, Hawthorne et al., 2012). Роговые обманки низкокалиевые (xn = 0,75-1), содержание титана в них 0,05-0,18 ф. к. Расчетное содержание Fe3+ варьирует от 0,35 до 1,65 ф. к. (большую часть роговых обманок с Fe3+ > 1,1 ф. к. можно отнести к ферричермакитам и феррибарруазитам). Составы роговых обманок сильно меняются от пород с псевдоморфозами ставролита по кианиту к корундсодержащим породам: возрастает глинозёмистость и содержание Na, расчётная доля Fe3+. При этом падает содержание BCa, поэтому Na входит в позицию B (переход от чермакитов к барруазитам), в то время как позиция А остаётся частично незаполненной.
Натрожедрит известен в парагенезисе с плагиоклазом, гранатом, биотитом, корундом, ставролитом, с роговой обманкой или без неё (Серебряков и др., 2000). Минерал характеризуется низким содержанием Si (5,5-6,0 ф. к.) и весьма высоким содержанием натрия (Na 0,67-0,98 ф .к.) (рис. 2), относительно постоянной магнезиальностью XMg = 0,7-0,8, высокой глинозёмистостью (IVAl = 2,0-2,5 ф. к., VIAl = 1,2-1,8 ф. к), низким содержанием Ti (0,02-0,07 ф. к.). Содержание расчетного Fe3+ не превышает 0,24 ф. к. В жедрите часто отмечаются ламели ильменита. Состав натрожедрита в сумме с этими ламелями оказывается несколько иным и отличается высокой титанистостью (0,17-0,31 ф. к.), а также более высоким расчетным содержанием Fe3+ (0,26-0,66 ф. к.). Можно предположить, что эти ламели возникли в результате распада богатого титаном ортоамфибола.
ьо X
<
£
£
Ts, Prg Hbl, Ed > о Tr
fTs, fPrg fflbl, ffid fAct
6 7 8
Prg, fPrg Ed, fEd
x j^iTs, fTs w /Т2К 0 > Hbl, fflbl Tr, fAct
G EA16-00!
■ EA16-002
Д EA 16-003
V EA 16-005
о EA 16-006
+ KH1-008A
X KHI0I0-4
ж KHI0I0-5
X-24
X-32a
X-53-1
X-53-2
X-90
+ X-9-1
X X-96
ж X-27b
Si4+
Рис. 1. Составы роговых обманок из корундсодержащих пород Хитоострова на классификационных диаграммах (по Leake at al., 1997). EA16-001, EA16-002, KHI010-4, KHI010-5, X-53-1, X-53-1, X-53-2, X-90, X-9-1 — амфиболсодержащие породы с корундом; EA16-003 — амфиболсодержащий плагиоклазит с Bt, Grt и St; EA16-006; X-24, X-9/2, Х-27Ь — породы с псевдоморфозами St по Ky; EA16-005, X-32a, X-96 — биотит-гранат-амфибол-плагиоклазовая порода со St
Fig. 1. Compositions of hornblendes from corundum-bearing Khitoostrov rocks on classification diagrams (after Leake at al., 1997). EA16-001, EA16-002, KHI010-4, KHI010-5, X-53-1, X-53-1, X-53-2, X-90, X-9-1 — corundum-bearing rocks with amphiboles; EA16-003 — amphibole-bearing plagioclasite with Bt, Grt and St; EA16-006, X-24, X-9/2, Х-27Ь — rocks with partial St pseudomorphs after Ky; EA16-005, X-32a, X-96 — biotite-garnet-amphibole-plagioclase rock with St
X
СИ
> <
(H
Ged Ath (Cum)
Fe-Ged Fe-Ath (Grn)
6 Si4+ 8
Ged NaGed
Ath (Cum) NaAth
о ЕА16-001
■ ЕА16-002
A ЕА 16-003
V KHI010-3
О КНЮ10-4
КНЮ10-5
X Х-24
ж Х-32а
• Х-53-1
H Х-53-2
д Х-9-1
Na+
Рис. 2. Составы натрожедритов из корундсодержащих пород Хитоострова на классификационной диаграмме Si vs xMg, (по Leake at al., 1997).
Обозначения те же, что на рис. 1
Fig. 2. Compositions of sodicgedrites from corundum-bearing Khitoostrov rocks on classification diagrams (after Leake at al., 1997). Legend is the same as in Fig. 1
Натробиотит присутствует в виде вростков либо послойного чередования в некоторых листочках биотита в амфиболсодержащих породах с корундом. Неоднородность биотитов хорошо видна в шлифах и на BSE-изображении (рис. 3). Натробиотит отличается повышенным содержанием Na (0,44-0,72 ф. к. на фоне содержаний Na в обычном биотите-флогопите до 0,27) и, соответственно, пониженным K (0,18-0,42 ф. к.), а также повышенной долей вакансий в позиции A, при этом другие параметры укладываются в диапазон таковых для обычных биотитов корундсодержащих пород: IVAl = 1,1-1,5 ф. к., VIAl = 0,2-0,8 ф. к., XMg = 0,54-0,95.
Рис. 3. Неоднородное зерно биотита в BSE (поле зрения 400 цш) Fig. 3. Heterogeneous biotite grain in the BSE (field of view 400 цш)
Ставролит известен в тех же минеральных ассоциациях, что и амфиболы, что уже само по себе весьма необычно, но встречается и в безамфиболовых корундсодержащих породах в ассоциации с плагиоклазом, гранатом, биотитом, кианитом. Минерал характеризуется широкими вариациями магнезиальности (хм§ = 10-56 %). Как правило, он гораздо более магнезиальный, чем обычные ставролиты метапелитов (Федькин, 1975). Иногда присутствует примесь 2п (до 0,1 ф. е.), Т от 0,02 до 0,14 ф. к., А1 меняется от 8,60 до 9,22 ф. к. Расчетное количество Бе3+ составляет до 0,75 ф. к. Такое содержание Бе3+ необычно высоко для ставролитов.
Заключение
Вариации составов роговых обманок согласуются с моделью метасоматического процесса, предложенной Н. С. Серебряковым (Серебряков, 2004), подразумевающей десиликацию кианит-гранат-биотитовых гнейсов чупинской толщи с одновременным привносом Са и накоплением глинозёма. Изменение состава пород в процессе метасоматоза влечет за собой возникновение в них необычных и редких минералов. Так, натрожедрит встречается в некоторых гидротермальных жилах и гранулитах — в составе симплектитов (Башшап, 1988; Kanazawa et а1., 2009; Tsunogae et а1., 2007). Натробиотит (вонезит) известен
в некоторых вулканитах (Spear et al., 1981, http://www.handbookofmineralogy.org); он появлялся также в экспериментах по моделированию взаимодействия амфиболов и сосуществующих флогопитов с флюидом H2O-NaCl при 900 °C и 500 МПа (Ходоревская, Аранович, 2016). Барруазиты в целом характерны для высокобарных метаморфических комплексов (голубых сланцев и эклогитов), но, как показывают результаты экспериментов, амфиболы, содержащие Na в позиции B, образуются и в условиях повышенного содержания Na в минералообразующей среде. Присутствие в корундсодержащих породах барруазитовых роговых обманок и натробиотитов, повышенные содержания Fe3+ в ставролитах и роговых обманках, вероятно, указывают на субщелочной характер обстановки и на высокую активность Na во флюиде. Вхождению Na в позицию B амфиболов благоприятствует также повышенное давление при формировании метасоматитов Хитоострова (условия кианитовой фациальной серии).
Авторы благодарны А. Б. Кольцову (СПбГУ) за ценные замечания, Д. В. Доливо-Добровольскому (ИГГД РАН) за помощь в работе с классификационными программами для амфиболов. Работа выполнена в рамках исследовательской темы ИГГД РАН 0153-2019-0004 и поддержана грантом РФФИ № 17-05-00265.
Литература
Серебряков Н. С., Аристов В. В., Волкова Е. В. Натровый жедрит в Хитостровском проявлении корунда Северной Карелии // Геология и геоэкология Фенноскандии, северо-запада и центра России: мат-лы XI молодежной конф., посвящен. памяти К. О. Кратца. Петрозаводск: ИГ КарНЦ РАН, 2000. С. 138-139.
Серебряков Н. С. Петрология корундсодержащих пород чупинской толщи Беломорского подвижного пояса (на примере Чупинского сегмента): дис. ... канд. геол.-минерал. наук. М., 2004. 170 с.
Федькин В. В. Ставролит. М.: Наука, 1975. 272 с.
Ходоревская Л. И., Аранович Л. Я. Экспериментальное исследование взаимодействия амфибола с флюидом H2O-NaCl при 900 оС, 500 МПа: к процессам плавления и массопереноса в гранулитовой фации // Петрология. 2016. Т. 24, № 3. С. 235-254.
Damman A. Hydrothermal subsilicic sodium gedrite from the Gasborn area, West Bergslagen, Central Sweden // Mineral. Mag. 1988. Vol. 52. P. 193-200.
Hawthorne F. C., Oberti R., Harlow G. E. et al. Nomenclature of the amphibole supergroup // Am. Mineral. 2012. Vol. 97, No. 11-12. P. 2031-2048.
Kanazawa T., Tsunogae T., Sato K., Santosh M. The stability and origin of sodicgedrite in ultrahigh-temperature Mg-Al granulites: a case study from the Gondwana suture in southern India // Contrib. to Mineral. Petrol. 2009. Vol. 157, No. 1. P. 9-110.
Leake B. E. Woolley A. R., Arps C. E. S. et al. Nomenclature of amphiboles: Report of the Subcommittee on Amphiboles of the International Mineralogical Association, Commission on New Minerals and Mineral Names // Can. Mineral. 1997. Vol. 35, No. 1. P. 219-246.
Leake B. E., Woolley A. R., Birch W. D. et al. Nomenclature of amphiboles: Additions and revisions to the International Mineralogical Association's amphibole nomenclature // Am. Mineral. 2004. Vol. 89. P. 883-887.
Locock A. J. An Excel spreadsheet to classify chemical analyses of amphiboles following the IMA 2012 recommendations // Computers & Geosciences. 2014. Vol. 62. P. 1-11.
Spear F. S., Hazen R. M., Rumble D. Wonesite: a new rock-forming silicate from the Post Pond volcanics, Vermont // Am. Mineral. 1981. Vol. 66. P. 100-105.
Tsunogae T., Santosh M., Shimpo M. Sodicgedrite in ultrahigh-temperature Mg-Al-rich rocks from the Palghat-Cauvery Shear Zone system, Southern India // J. Mineral. Petrol. Sci. 2007. Vol. 102. P. 39-43.
Yavuz F. WinAmphcal: A Windows program for the IMA-04 amphibole classification // Geochem. Geophys. Geosyst. 2007. Vol. 8, No. 1. P. 1-12.
Сведения об авторах
Акимова Екатерина Юрьевна
младший научный сотрудник, ИГГД РАН, 79052513147@yandex.ru Азимов Павел Яковлевич
кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, ИГГД РАН,
pavel.azimov@mail. ru
Серебряков Николай Станиславович
кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, ИГЕМ РАН, nikserebr@yandex. ru
Akimova Ekaterina Yurievna
Junior Researcher, IPGG RAS, 79052513147@yandex.ru Azimov Pavel Yakovlevich
PhD (Geology & Mineralogy), Senior Researcher, IPGG RAS, pavel.azimov@mail.ru Serebryakov Nikolay Stanislavovich
PhD (Geology & Mineralogy), Senior Researcher, IGEM RAS, nikserebr@yandex.ru
DOI: 10.25702/^^2307-5252.2019.6.002 УДК 552.321 + 549.5(470.22)
Р. Л. Анисимов
Институт геологии и геохронологии докебрия РАН, Санкт-Петербург, Россия
ХРОМШПИНЕЛИДЫ УЛЬТРАОСНОВНЫХ-ОСНОВНЫХ ИНТРУЗИЙ КИВАЧ И ПЕТУСЪЯРВИ (ЮГО-ЗАПАДНАЯ КАРЕЛИЯ)
Аннотация
Приводятся результаты микрозондового изучения акцессорных хромшпинелидов ультрамафит-мафитовых массивов Кивач и Петусъярви. Данные массивы расположены к северо-востоку от Хаутоваарской зеленокаменной структуры, в пределах Карельского кратона Балтийского щита, и являются слабодифференцированными дайкообразными телами. Хромшпинелиды в целом представлены твердыми растворами хромита, магнетита и герцинита, вероятный тренд эволюции составов — уменьшение содержания Cr и Al и возрастание содержания ^е. Также приводится сопоставление хромшпинелидов Кивача и Петусъярви с составами хромшпинелидов некоторых других высоко-Мд пород Карелии. Ключевые слова:
Кивач, Петусъярви, ультрамафит-мафитовые интрузии, хромшпинелиды.
