CC BY
41
Редкие минералы Верхнечегемской кальдеры
(в ксенолитах скарнированных известняков из игнимбритов)
В.М. Газеев1, П.Е. Задов2, П.Г. Гурбанов3, H.H. Перцев4, П.В. Мохов5, П.Я. Докучаев6
Верхнечегемская кальдера расположена в горной части Кабардино-Балкарии и образована вулканитами кислого и среднего состава. В районе водораздельного хребта, расположенного между вершинами Лакарги и Ворлан, в вулканитах были обнаружены крупные обломки позднеюрских известняков, претерпевших высокотемпературные контактовые изменения в условиях сперрит-мервинитовой фации и содержащих редкие минералы. Большая часть этих минералов на Северном Кавказе отмечается впервые, а некоторые из них известны в мире только в единичных проявлениях (рондорфит - вторая находка в мире). Выявленные минералы образуют несколько разнотемпературных минеральных парагенези-сов. Наиболее распространенным является кальциооливиновый парагенезис, представленный следующим набором минералов: кальциооливин, куспидин, рондорфит, феррит кальция, вадалит. Менее распространен сперрит-кальцит-вадалитовый парагенезис. Эти минералы встречаются в контакте с вмещающими игнимбритами (наиболее «горячая» зона скарна). Иногда минералы указанных парагенезисов встречаются совместно. Феррит кальция и вадалит, как правило, замещены более поздними минералами — соответственно гематитом и водными кальциевыми алюминатами. Низкотемпературные продукты изменения минералов кальциооливинового парагенезиса представлены гиллебрандитом, афвиллитом, джен-нитом, эттрингитом, таумаситом, стурманитом, бёмитом и другими минералами. Низкотемпературные продукты изменения минералов сперритового парагенезиса представлены в основном гидрокалюмитом; иногда зерна сперрита окружены каемкой тиллеита. Предложено геологическое объяснение условий формирования сообщества редких минералов.
Верхнечегемская кальдерная вулканическая структура (площадью около 110 км2) расположена в горной части Кабардино-Балкарии, в междуречье рек Чегем-Кестанты (правого притока р. Баксан). В настоящее время она представляет собой высокогорное вулканическое плато с несколькими центрами разновозрастного проявления вулканизма. Морфологически это район с сильно расчлененным рельефом и относительными превышениями до 2200 м. Глубоко врезанные каньоны рек Джылгысу, Этмюшкол, Джунгусу и др., разделенные узкими гребневидными водораздельными грядами, имеют на многих участках совершенно отвесные и недоступные стены высотой до 1,0-1,5 км. Вопросами стратиграфии и петрологии нагорья в разное время занимались С.П. Соловьев, К.Н. Паффенгольц, Ю.П. Масуренков, Е.Е. Милановский, Ф.В. Каминский, С.М. Седенко, Н.В. Короновский, Е.В. Станкевич, В.Г. Молявко, И.М. Остафийчук, А.М. Борсук, П. Лип-ман, А.Г. Гурбанов, Е.Н. Лятифова и др., посвятившие
этой структуре ряд статей и монографий. Однако проблемы взаимодействия вулканитов с вмещающими породами и их рудной специализации остаются все еще слабо изученными.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ВЕРХНЕЧЕГЕМСКОЙ КАЛЬДЕРЫ
В основании вулканического разреза (рис. 1) залегает толща розовато-серых игнимбритов риолитового состава мощностью до 1100 м со столбчатой отдельностью, прослеживаемой на всю ее мощность. Местами в ее подошве присутствуют смоляно-черные витрофи-ры (5-20 м). Выше разрез наращивает горизонт лаво-подобных серовато-сиреневых игнимбритов (50-70 м), отмечаемый лишь на востоке и в центральной части вулканической постройки. Далее, вверх по разрезу, обнажается толща розовато-серых игнимбритов риода-цитового состава (до 300 м) с отдельными линзами и
1В.М.. Газеев - к.г.-м. н. ИГЕМРАН
2А.Е. Задов - к.г.-м. н., НПО «Регенератор» (Москва)
3А.Г. Гурбанов - к.г.-м. н. ИГЕМ РАН
4Н.Н. Перцев - д.г.-м. н. ИГЕМ РАН
5А.В. Мохов - к.г.-м. н. ИГЕМ РАН
6А.Я. Докучаев - к.г.-м. н. ИГЕМ РАН_
ТОМ 6 № 1
ЛишртН
Рис. 1. Геологическая карта Верхнечегемскои вулканической построики
Условные обозначения: 1-6 - разновозрастные образования фундамента вулканической постройки: 1-3 - структурно формационная зона Главного хребта: 1 - кристаллические сланцы и гнейсы, 2 - гранито-гнейсы 3 - граниты, 4 - конгломераты, песчаники и глинистые сланцы перми; 5-6 - терригенно-карбонатные образования юры: 5 -среднеюрские аргиллиты, алевролиты и песчаники, 6 - верхнеюрские известняки; 7-11- неоген-четвертичные образования: 7 - игнимбриты риолитового и риодацитового состава, 8 - маркирующие уровни: 8а - туфы, 8б - лавовид-ные игнимбриты, 9 - гранодиориты, 10 - гляциальные отложения миндельского оледенения, 11- постминдельские лавы андезитового состава; 12 - четвертичные гляциальные, аллювиальные и пролювиальные отложения; 13 -участок офикальцитовых изменений в известняках; 14 - места находок ксенолитов с редкими минералами; 15 -геологические границы; 16 - разрывные нарушения, сопровождаемые ожелезнением и аргилизацией пород.
ТОМ 6 № 1
Рис. 2. Схематический разрез Верхнечегемского нагорья [по Е.Е.Милановскому, Н.В.Короновскому, 1973].
Условные обозначения: 1 - граниты, 2 - кристаллические сланцы и гнейсы, 3 - среднеюрские аргиллиты с прослоями алевролитов и песчаников, 4 - верхнеюрские известняки, 5 - игнимбриты, 6 - туфы, 7- гляциаль-ные отложения, 8 - лавы андезитового состава.
непротяженными горизонтами туфов. Светло-серые туфы дацитового состава (до 60 м) сменяются в верхней части туфопесчаниками (до 10 м). На туфопесча-никах залегает покровная морена миндельского оледенения, сохранившаяся на водоразделах в южной части нагорья. На ледниковые отложения налегает лавовый покров двупироксеновых андезитов, слагающих вулканические вершины Кумтюбе и Кюгенкая. Останцы вулканических аппаратов средне-позднеплиоценового возрастного этапа (рис. 2) сохранились в районе вершин Лакарги и Ворлан [Милановский, Короновский, 1973]. Интрузивные породы представлены гранодиорит-пор-фирами Джунгусу, слагающими шток в северной части вулканической постройки (площадью около 15 км2). К-Ar возраст игнимбритов 2,8-3,0 млн лет, гранодио-рит-порфиров - 2,5 ± 0,2 млн лет [Борсук, 1976] - 2,78 млн лет [Lipman et al., 1993].
Всеми исследователями, изучавшими нагорье, отмечается обилие ксенолитов подстилающих пород [Ма-суренков,1961; Милановский и др., 1962; Лятифова, 1993; Lipman et al., 1993 и др.]. Здесь присутствуют обломки кристаллических сланцев, позднепалеозойских гранитов, а в той части нагорья, где игнимбриты перекрывают отложения средней и поздней юры, многочисленны ксенолиты аргиллитов, песчаников и известняков, количество которых быстро убывает вверх по разрезу. Нами в ряде мест были изучены как ксенолиты карбонатных пород, так и известняки из подстилающей толщи для оценки изменений, произошедших в них в результате термального воздействия вулканитов. В результате этого исследования были выявлены следующие закономерности.
На юго-восточном окончании вулканической постройки обломки известняков в игнимбритах являются наиболее крупными и многочисленными (рис. 3,
обн. 1). Они мраморизованы, часто имеют голубоватую окраску и при ударе молотком выделяют резкий сернистый запах. При их микроскопическом изучении отмечается собирательная перекристаллизация карбоната и иногда в наиболее мелких обломках, размером до 3-4 мм, присутствует реакционная каемка (до 0,71,0 мм), сложенная смесью трудно диагностируемых тонких минеральных новообразований. На северо-западе вулканической постройки, в пределах узко вытянутого в ЮЗ-СВ направлении эрозионного окна, в подстилающей игнимбриты карбонатной толще, вдоль контакта обнаружена зона офикальцитовых изменений известняков (рис. 3, обн. 2), в которой карбонатная масса пронизана многочисленными прожилками серпентинита (офита).
Более высокотемпературные минеральные параге-незисы встречены нами в крупных карбонатных ксенолитах, обнаруженных вблизи водораздельной части небольшого хребта, расположенного между горами Лакарги и Ворлан (координаты GPS: X - 8344570 м, Y-4796542 м, H - 3301 м). Всего обнаружено пять сближенных участков c развалами обломков ксенолитов. В обломочном материале можно выделить фрагменты карбонатных ядер и скарнированных внешних зон.
Ксенолит 1 (рис. 3, обн. 3, рис. 4). Площадь видимого сечения около 20-25 м2. Центральная его часть сложена голубовато-серым мрамором с реликтами слоистости. В его нижней периферии присутствует зона скарнирования мощностью до 1,0-1,5 м, сложенная плотной темно-серой породой.
Ксенолит 2 (рис. 4). Площадь видимого сечения примерно 3-4 м2. Ксенолит сложен мраморизованным известняком, в котором по нижней периферии наблюдается зона скарнирования мощностью до 0,5 м. Контакты ксенолита не обнажены.
ТОМ 6 № 1
вестник iran
ВПАППКАВКАЗСКОГО НАУЧНОГО UEHTPA ^RQQ^I
л, i-
ш
Й6
Ксенолит 3 (рис. 4) прослеживается в элювии в виде скопления обломков размером до 0,01-0,03 м3, сконцентрированных на площади около 10 м2. Большинство обломков сложено плотной желтовато-серой породой, иногда с мелкими зернами полупрозрачного желтовато-бурого минерала. Здесь встречен обломок кварцевого песчаника на карбонатном цементе; по-видимому, этот обломок характеризует исходную породу, сохранившуюся в центральной части ксенолита.
Ксенолит 4. Площадь видимого сечения 1,0 м2. Верхняя часть вскрытого эрозией ксенолита сложена плотной желтовато-серой породой. На контакте с игнимбритом отмечены прожилки и розетки белого игольчатого минерала (афвиллит). Вблизи ксенолита игнимбрит имеет зеленоватый цвет (вместо обычного розоватого). Мощность зоны изменений до 0,5 м.
Ксенолит 5 прослеживается в элювии в виде скопления обломков размером 0,01-0,05 м3, сконцентрированных на площади 5,0 м2.
Выявленные зоны скарнирования позже были в разной степени гидротермально изменены. Совместно с карбонатными ксенолитами встречаются крупные обломки аргиллитов и алевролитов без видимых следов ороговикования.
а*
фактический материал и
методы исследований
В полевые периоды 2004-2005 гг. нами были отобраны образцы из зон изменения в доломитизиро-ванных известняках и в карбонатных ксенолитах, а также в разрывных нарушениях, где наблюдается ар-гиллизация пород. Лабораторные исследования включали: 1) микроскопическое изучение шлифов; 2) определение содержаний петрогенных элементов весовым и рентгенофлюоресцентным методом на кван-тометре СРМ-25 (в ИГЕМ РАН); 3) исследование состава породообразующих минералов на сканирующем электронном микроскопе Camscan-4DV с энергодисперсионным анализатором Link-10000 в Лаборатории локальных методов исследования вещества (МГУ) и на аналитическом сканирующем электронном микроскопе JSM-5300, оснащенном спектрометром Link ISIS (ИГЕМ РАН); 4) диагностику метасо-матических минералов методом рентгено-фазового анализа на дифрактометре Rigaku D/Max-2200 на СиКб излучении с монохроматором в интервале углов 2 и 3-90°(ИГЕМ РАН).
Изучение химических составов игнимбритов и туфов, слагающих вулканическую постройку, неизмененных известняков и высокотемпературных метасомати-тов (табл. 7), обнаруженных в карбонатных ксенолитах, а также аргиллизитов из зон разломов позволило выявить некоторые закономерности в перераспределе-
нии химических элементов в процессе становления Вер-хнечегемской кальдеры. Зоны изменений в карбонатных ксенолитах района гор Лакарги и Ворлан, в сравнении с неизмененными и мало измененными мраморами, характеризуются повышенными содержаниями некоторых петрогенных (SiO2 до 19,55-30,0 %; Al2O3 до 3,85-6,5 %), летучих (Cl 0,06-0,86 %) и халькофильных (As до 22-2570 г/т) элементов.
{Pfhiu.ri.T'iiKL' ;
6 DtiHJUWMH« £
ОГпШ:*,'.'!! Ш.' 5
Рис. 3. Зарисовки обнажений
Условные обозначения: 1 - игнимбрит, 2а - известняк, 26 - мрамор, 3 - офикальцит, 4 - сперритовый скарн, 5 - зона изменения игнимбрита, 6 - зона при-контактового брекчирования известняков, 7 - колю-виально-делювиальные отложения, 8а - видимые границы тел, 86 - границы колювиально-делювиального шлейфа.
Останец ксенолита 3. Прослеживается в элювии в виде скопления обломков, сконцентрированных на площади около 10 м2.
Рис. 4. Ксенолиты известняков в игнимбритах Верхнечегемского вулканического плато с редкими минералами.
Зоны разрывных нарушений субширотного и субмеридиональнного простирания, выявленные по периферии гранодиоритового массива, характеризуются слабым развитием процессов ожелез-нения, карбонатизации и аргиллизации вулканитов, что сопровождается повышением содержания петрогенных (Бе, Са, М^) и рудных (2п, V, N1) элементов.
В вышеуказанных ксенолитах и в зонах аргиллиза-ции вулканитов обнаружен ряд очень редко встречающихся минералов.
ОПИСАНИЕ МИНЕРАЛОВ
Кальциооливин g-Ca2SiO4. Идентифицирован нами по рентгенограмме, ИК-спектру, химическому составу (табл. 2) и оптическим свойствам. Минерал не имеет спайности, обычно механически окрашен в очень светло-розоватый цвет микрокристаллами бер-налита Fe(OH)3 (берналит диагностирован методом микродифракции кристаллов). Это единственная известная стабильная ромбическая форма двукальцие-вого силиката; остальные существующие полиморфы - моноклинные.
Рондорфит CagMg[SiO4l4Cl2. Этот недавно открытый минерал известен только в Германии, в районе озера Лаахер [Mihajlovich et al., 2004] (табл. 2;рис. 5). Он диагностирован нами по рентгенограмме, химическому составу и оптическим свойствам; образует, от оранжевого цвета до желтого разных оттенков, округлые выделения размером до 1 см, обычно сильно трещиноватые и мелкие кристаллы размером до 1 мм. Оптически изотропен (n=1,694 ± 0,003).
Дженнит Ca^H2Si6Ols(OH)86H2O диагностирован по рентгенограмме и химическому составу. Образует очень мелкие белые фарфоровидные скопления микронных и субмикронных тонкоигольчатых кристаллов вокруг или вблизи реликтов «каольцио-оливина».
Куспидин Ca4Si2O7(F,OH)2 диагностирован по рентгенограмме, ИК-спектру и химическому составу; встречается в виде мелких бесформенных сероватых кристаллов.
Сперрит (спуррит) Ca5(SiO4)2(CO3) диагностирован оптически, по ИК-спектру, химическому составу (табл. 2, рис. 5) и рентгенограмме RDF 13-0496: 2,701 (100), 2,635 (70), 3,019 (65). Образует бесцветные, часто прозрачные удлиненные зерна размером до 3-6 мм, дающие в шлифе чечевицеобразные разрезы. Двуос-ный отрицательный, N/=1,640 ± 0,002, Ng1=1,679 ± 0,002.
Гиллебрандит Ca2SiO7(OH)2 диагностирован по рентгенограмме и химическому составу (табл. 2); образует мелкие белые тонкоигольчатые кристаллы, является главным минералом в каемках замещения вокруг кальциооливина.
Афвиллит Ca3Si2O4(OH)6 диагностирован оптически в шлифах, по ИК-спектру и рентгенограмме RDF 290330: 3.174 (100), 2,834 (95), 2,818 (60). Обычно образует небольшие скопления мелких белых кристаллов среди прочих продуктов изменения ранних кальциевых силикатов, часто покрывает стенки мелких и мельчайших кавернозных полостей. Встречается также в виде тонко-кристаллического агрегата фарфоровидного облика на границе зоны реликтов ранних кальциевых минералов и является продуктом их изменения.
Тиллеит Ca5Si2O7(CO3)2 местами образует тонкие каемки вокруг зерен сперрита (рис. 5); минерал диагностирован по химическому составу и оптическим свойствам (в шлифе).
Ксенолит 1. Площадь видимого сечения 20—25 м-
2
Ксенолит 2. Площадь видимого сечения 3—4 м2 Начальная стадия разрушения.
ТОМ 6 № 1
вестник iran
ВПАППКАВКАЗСКОГО НАУЧНОГО UEHTPA ^RQQ^I
Таблица 1
Зоны метасоматнческнх изменений верхнеюрских известняков и карбонатных ксенолитов.
№ обр. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
8102 4.0 - 30.0 19.32 19.55 23.8 27.3 27.71 16.3 25.75
ТЮ2 0.06 - 0.3 0.04 0.08 0.14 0.16 0.12 0.03 0.09
М2О3 0.96 - 6.5 3.9 3.82 5.18 5.35 5.79 1.43 3.31
Ре20з 0.3 - 0.16 0.23 0.78 1.1 0.83 0.71 1.62 3.58
БеО 0.25 - 0.58 - - - - - - -
МпО 0.03 - 0.04 0.01 0.02 0.03 0.02 0.02 0.15 0.17
МяО 21.84 - 1.62 0.49 0.42 0.29 0.33 11.62 11.7 15.97
СаО 34.7 - 44.1 61.93 60.34 53.53 52.44 28.92 37.33 24.25
N20 0.17 - 1.11 0.01 0.02 0.02 0.05 0.18 0.13 0.1
К2О 0.13 - 0.48 0.01 0.02 0.01 0.02 0.16 0.07 0.06
Н2О 8.73 - 6.41 - - - - - - -
СО2 27.1 - 6.60 - - - - - - -
Н2О+СО2 - - - 12.9 13.3 11.6 12.1 - - -
Р2О5 0.06 - 0.12 0.06 0.05 0.01 0.01 0.03 0.09 0.08
Б"2 0.04 - 0.2 0.29 0.63 4.39 0.75 0.05 0.07 0.25
БОз 0.1 - 0.56 - - - -
Б 0.03 - 0.08 - - - -
С1 - - - 0.59 0.29 0.06 0.86 н.о. н.о. н.о.
С орг. 0.4 - 0.4 н.о. н.о. н.о. н.о. н.о. н.о. н.о.
Сумма 98.54 - 99.26 99.78 99.32 100.16 100.22 75.31 68.92 73.61
Сг 8 42 23 6 15 14 8 7 24 20
N1 14 28 15 4 5 15 7 9 11 15
V 11 8 33 11 5 9 15 13 18 15
РЬ 1 6,5 10 1 0.1 2 2
12.5 17.5 16 2 19 18 10 15 13 48
Л8 0.1 0.1 150 429 2570 170 423 66 22 312
Бг - - - 9 6 8 2 237 54 31
Ва 550 350 570 15 1 17 13 438 568 378
- - - 7 19 31 29 46 14 35
Результаты анализов:
1-3 - весового и спектрального, 4-10 - рентгенофлюоресцентного: 1 - зоны изменений в доломитах (офикальцит); 2 - ядерная часть карбонатного ксенолита (мрамор); 3-10 - зоны изменений в карбонатных ксенолитах.
« -» - не определялось; « н.о. » - не обнаружено.
Гидрокалюмит Са2А!(0Н)6[С!1ху(0Н)х(С03)у]3Н20. Минерал в изобилии встречается в трещинах сперри-тового скарна, где он образовался, возможно, по вада-литу. Гидрокалюмит диагностирован по рентгенограмме и химическому составу (табл. 2;рис.5), принадлежит к высокохлорным представителям, содержит также карбонатные группы (ИКС). Ввиду тонкодисперс-ности оптически не изучался. По нашим данным, это третья находка в мире.
Титансодержащий фассаит. Диагностирован и по химическому составу (табл. 2). Образует светло-розовые зерна и их скопления размером до 3-5 мм. Оптические показатели мало отличаются от литературных данных по пироксенам аналогичного состава.
Минералы группы эттрингита. Эттрингит повсеместно образует белые параллельно-шестоватые агрегаты с шелковистым блеском, преимущественно в
ТОМ 6 № 1
поздних трещинках. Химический состав изученного эттрингита - промежуточный между стехиометричес-кими составами эттрингита и таумасита. Таумасит образует мельчайшие белые с сильным блеском игольчатые кристаллы на стенках самых поздних трещин. Диагностирован по рентгенограмме RDF 46-1360: 9,59 (100), 3,801 (23); 5,53 (22) и оптическим свойствам (N =1,500(2); N =1,479(2)), отрицательному удлинению и способности бурно «вскипать» в соляной кислоте. По-видимому, таумасит - наиболее поздний новообразованный минерал, т.к. он легко образуется во влажной среде даже при 4оС (в присутствии соединений алюминия). Стурманит - редкий B- и Fe-содержащий член группы эттрингита; встречен в составе тонкозернистых полиминеральных (эттрингит-стурманит-бёми-товых) кирпично-красных псевдоморфоз по неизвестному минералу.
Минералы группы майенита. В эту группу минералов входят разнообразные кальциевые алюминаты с гранатоподобной структурой, некоторые из которых содержат также Si4+, Cl-, OH- и др. Находки их единичны. В изученном скарне эти минералы широко распространены вместе с минералами «кальцио-оливинового» парагенезиса. Но из-за тонкодисперсного распределения и отсутствия однородных скоплений их диагностика затруднительна. Методом микрозондового анализа (табл. 2) удалось идентифицировать железосодержащий вадалит Ca12[Al8Si4Fe2]O32Cl3 [Mihailovic e.a., 2004]..
Гидроксилэллистадит. Минерал широко распространен в скарнах с рондорфитом. Минерал интересен почти полным отсутствием фосфора и
Химические анализы изученных минералов,по
наличием мышьяка. Гидроксилэллистадит сильно обогащен хлором, фтор не обнаружен. Зерна гид-роксилэллистадита кавернозные, замещаются с поверхности поздними кальциевыми гидросиликатами.
Кроме выше описанных, здесь в разных количествах отмечены такие минералы как пектолит Ca2NaSi3O8(OH), циркон, перовскит, монтичеллит, кальцит, гипс, серпентин, аллофан, шеелит CaWO4, штоль-цит PbWO4.
Изучен состав двух карбонатных ядер ксенолитов. В одном случае ядро сложено кальцитом с примесью аллофаноидов. (Аллофан совместно со смектитом (сапонитом) практически нацело замещает в этом ксенолите ранние скарновые минералы.) В другом случае ядро оказалось сложенным бруситовым (Mg(OH)2) мрамором с подчиненным количеством низкомагнезиального кальцита (~ 5 % минала MgCO3) и арагонита; по-видимому, переработке подвергся фрагмент доломитовых пород. Скарновые зоны в этом ксенолите сохраняют реликты ранних высокотемпературных минералов.
Рудные минералы редки, за исключением гематита и берналлита; обычно они образуют редкую тонкодисперсную вкрапленность. Достоверно установлены штольцит - PbWO4 (рентгенография, микрозонд) и шеелит - CaWO4 (люминесцентный метод). Встречены микронные зерна не идентифицированной Zr-Sn фазы (окисла) и столь же тонкие зерна не идентифицированного минерала серебра. По всей видимости, имеются микронные зерна касситерита.
Таблица 2
данным микрозондового анализа на LINK ISIS
Элемент, оксид Минерал
1 2 3 4 5 6 7 8 9
S1Ü2 34.83 31.40 32.52 29.09 33.75 33.30 8.93 0.30 42.17
TiÜ2 0 0 0 0 0 0 0 0 4.62
AI2O3 0 1.55 0.41 0.27 0.28 0,30 35.87 27.07 15.84
FeO 0 0 0 0.09 0 0 3.05 0 1.15
CaÜ 64.89 53.59 64.68 69.17 59.21 48.60 40.91 63.15 20.86
MgÜ 0 4.60 0 0 0 0 0.32 0 15.37
Na2Ü 0.47 0 0 0.6 0 0 0.48 0 0
H2O н.о. н.о. н.о. н.о. 6.76* 16.44* 4.27 н.о. н.о.
SÜ3 0 1.07 0 0.44 0 0.86 0 0 0
Cl 0 7.80 0 0 0 0.51 7.18 8.55 0
F 0 0 6.82 0 0 0 0 0 0
Сумма 100.19 100.01 104.43 99.66 100.00 100.01 100.53 99.02 100.01
« * » - определено по дефициту суммы анализа; « н. о. » - не определялось; 0 - ниже предела обнаружения. Минерал: 1 — «кальцио-оливин», 2-рондорфит, 3 - куспидин, 4 - сперрит, 5 - гиллебрандит, 6 - дженнит, 7 - вадалит, 8 - гидрокалюмит, 9 - фассаит
вестник шй
ВПАППКАВКАЗСКОГО НАУЧНОГО UEHTPA
сперрит
каемка тиллеита вокруг сперрита
«кальцио-оливин» (1) иларнит (2)
'калюмит
ропдорф,
эттрингит (таумасит)
Са-2г-Бп фаза
Рис. 5. Редкие минеральные виды из зон метасоматических изменений.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
В изученных ксенолитах установлены два парагенезиса ранних минералов. Наиболее распространенным является кальциооливиновый парагенезис, представленный следующим набором минералов: кальциооливин, куспидин, рондорфит, феррит кальция (Са0х2Бе203), вадалит. Эти минералы встречаются и непосредственно в контакте с вмещающими игнимбритами (наиболее «горячая» зона скарна). Кальциооливин образовался, судя по всему, по ларниту при понижении температуры. Среди минералов кальциооливинового парагенезиса локально встречаются включения богатого титаном фассаита (4-5 % Т102), перовскита и, очень редко, монтичеллита (почти стехиометрического состава). Другой высокотемпературный парагенезис - сперрит+каль-цит. Ксенолиты такого состава встречаются на одном относительно узком участке; вероятно, указанные минералы слагали локальную зону. Иногда разрозненные зерна сперрита встречаются среди минералов кальци-ооливинового парагенезиса.
Появление индекс-минералов, и в первую очередь таких как сперрит и ларнит, свидетельствует о том, что эти породы претерпели изменения в условиях ларнит-сперрит-мервинитовой фации метаморфизма [Ревер-дато, 1970; Перцев, 1977], которая характеризуется высокими температурами (до 1000оС) и низкими давлениями. Температура образования высокотемпературных парагенезисов из описанных ксенолитов предположительно составляла 800-1000оС.
Низкотемпературные продукты изменения минералов «кальцио-оливинового» парагенезиса представлены гиллебрандитом (Т=300-350оС), афвиллитом (Т<150оС), дженнитом (Т=60-90оС), эттрингитом и тау-маситом (от 90оС до стандартных условий). В «кальцио-оливиновых» скарнах белые фарфоровидные участки развития низкотемпературных кальциевых силикатов иногда плавно, а иногда и резко переходят в светло-желтые массы смектита (сапонита). Обособления смекти-та местами чередуются с розоватыми обособлениями серпентиновых минералов и темно-коричневыми почти аморфными аллофаноидами. Смектит и серпенти-новые минералы образовались по ранним магнезиальным минералам.
Продукты изменения сперрита представлены тил-леитом.
Напомним, что в карбонатных ксенолитах, имеющих широкое распространение в игнимбритах вулканического нагорья, за исключением описанного участка, не отмечается существенных изменений их вещественного состава ксенолитов. Это известно по предшествующим исследованиям [Масуренков, 1961; Ко-роновский, 1976; Ыршап е! а1., 1993] и подтверждается нашими данными. Известно, что находки пород лар-нит-сперрит-мервинитовой фации метаморфизма часто связаны с телами основного состава (более высо-
вестник вн
ВЛАДИКАВКАЗСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА
кая температура) и крайне редки на контактах с гранитами. Другой важной геологической особенностью происхождения сперрит-мервинитовых пород следует считать их частую пространственную приуроченность к подводящим каналам магматических тел - дайкам, жерлам, неккам, штокам [Ревердато, 1970]. Известно также, что расплавные включения в плагиоклазе и кварце из вулканитов Верхнечегемской кальдеры гомогенизируются при высоких температурах (>1100оС) [Ба-банский и др., 1995]. Аналогичные результаты получены также для кислых и средних вулканитов Эльбрусско-го и Казбекского вулканических центров [Толстых и др., 2001], что свидетельствует о «перегретости» кислых расплавов, сформировавшихся в коллизионной геодинамической обстановке типа "континент-континент" и изливавшихся в позднеплиоцен-четвертичное время на Большом Кавказе и сформировавших, в том числе, Вер-хнечегемскую кальдеру.
Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что ксенолиты из района вершин Лакарги - Ворлан, в сравнении с другими карбонатными обломками, встречающимися в вулканитах, являются более глубинными. Появление их здесь, на значительном удалении от вулканической подошвы, обусловлено близостью вулканического аппарата (рис. 2). По-видимому, данные ксенолиты являются фрагментами стенок подводящих каналов, где на контакте доломитов и известняков, с одной стороны, и кислого расплава, с другой стороны, была сформирована ранняя высокотемпературная ассоциация. Впоследствии эти участки были оторваны и перемещены на значительное расстояние от места своего формирования в процессе поздних извержений позднеплиоценового магматизма. Ретроградная низкотемпературная минерализация могла развиваться в них уже в пределах вулканической постройки при ее остывании. Исходя из вышеизложенного, с большой вероятностью можно предполагать наличие скарновых образований в основании Верхнечегемской кальдеры вблизи зон контактов известняков с подводящими каналами вулканических аппаратов. Отметим, что подобные образования, возможно, встречаются и на территории Южной Осетии в районе Кельского вулканического нагорья, где описаны зоны термального изменения известняков на контактах с жилами позднечетвер-тичных андезитов и дацитов [Дзоценидзе, 1964].
Представленные результаты являются предварительными, так как изученные ксенолиты отличаются очень сложным минеральным составом. Аналогов найденным скарнам не имеется. В Германии, в районе озера Лаахер, в скарнированных ксенолитах среди щелочных лейцит-тефритовых лав, имеются подобные образования. Ксенолиты района озера Лаахер являются известным объектом, где в течение продолжительного времени совершаются находки новых минералов. В нашем случае вмещающие породы - кислые, что, вероятно, должно отразиться и на минералогии скарнов. Похо-
жая ассоциация минералов также выявлена и в «выгоревших» терриконах вблизи г. Копейска в Челябинской области, однако эти образования имеют техногенную природу.
Из приведенных данных следует, что изученные скарны сложены редкими и редчайшими минералами, выполняющими здесь роль породообразующих минералов. Поэтому изучение минералогии этих скарнов имеет важное значение и, несомненно, приведет к получению новых данных об уникальной группе недостаточно изученных минералов.
Промышленных скоплений рудной минерализации, которая могла формироваться в связи с внедрением гра-нодиоритов и излияниями андезитов, до настоящего времени не выявлено. Тем не менее, проведенными исследованиями установлены повышенные содержа-
ния рудогенных элементов (2п, V, N1, Лв) в зонах разрывных нарушений по периферии гранодиорито-вого массива, сопровождающихся ожелезнением, кар-бонатизацией и аргиллизацией вулканитов; выявлена тонкодисперсная рудная минерализация - гематит (Бе203), берналлит (Бе(0И)3), штольцит (РЬ'04), шеелит (Са'04), оксид 2г и Бп, не идентифицированный минерал серебра, касситерит (?). Это открывает новые перспективы поиска редкометального и полиметаллического оруденения в пределах Верхнечегемской кальдеры.
Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта Президента РФ «Научные школы» НШ-1251.2003.5; Грантов РФФИ № 03-05-64215 и № 03-05-96744-юг.
Литература
1. Бабанский А.Д., Ашихмина H.A., Коваленко В.И.
и др. Исходная магма пород Верхнечегемского каль-дерного комплекса (Северный Кавказ) по данным изучения включений в минералах // ДАН РАН. 1995. Т. 344. № 2. С. 226-228.
2. Борсук AM. Мезозойские и кайнозойские магматические формации Большого Кавказа.- М.: Наука, 1979. 299 с.
3. Дзонидзе H. M. Новые данные о верхнечетвертичных вулканических образованиях Кельского вулканического нагорья и прилегающих районов // Вопросы геологии Грузии. К XXII сессии международного геологического конгресса. - Тбилиси: Мецниереба, 1964. С. 215-221.
4. Лятифова E.H. Петрология плиоценового вулканизма Чегемского кальдерного комплекса (Северный Кавказ): дисс. на соиск. уч. ст. к.г.-м.н. - М.: ИГЕМ РАН, 1993.
5. Масуренков Ю.П. Кайнозойский вулканизм Эльб-русской вулканической области // Труды ИГЕМ.- М.: Изд. АН СССР. 1961. Вып. 51. 132 с.
6. Милановский E.E., Короновский Н.В. Орогенный вулканизм и тектоника Альпийского пояса Евразии.- М.: Недра, 1973. 278 с.
7. Перцев H.H. Высокотемпературный метаморфизм и метасоматизм карбонатных пород. - М.: Наука, 1977. 256 с.
8. Ревердато В.В. Фации контактового метаморфизма. - М: Недра, 1970. 270 с.
9. Толстых М.Л., Наумов В.Б., Гурбанов А.Г., Газе-ев В.М, Богатиков O.A., Кононкова H.H. Состав магматических расплавов вулканов Эльбрус и Казбек (Кавказ) по данным изучения включений в минералах / / Геохимия. 2001. № 4. С. 1-8.
10. Lipman P. W., Bogatikov O.A., Tsvetkov A.A., Gazis C., Gurbanov A.G., Hon K., Koronovsky N.V. et al. 2.8 Ma ash-flow caldera at Chegem River in the Northern Caucasus Mountain (Russia), cotemporaneous granites and associated ore deposits // J. Volcanol. Geotherm. Res. 1993. N 57. P. 85-124.
11. Mihajlovich T., Lengauer C.L., Ntaflos T. et al. Two new minerals, rondorfite, Ca8Mg[SiO4]4Cl2, and almarudite, K(Na)2(Mn,Fe,Mg)2(Be,Al)3[Si]2O3J, and a study of iron-rich wadalite, Ca]2[AlJSi4Fe2)O32ICl6, from the Bellerberg (Bellberg) volcano, Eifel, Germany // N. Jb. Miner Abh.- Stuttgart, Januar. 2004. V. 179. No 3. P. 265-294.
вестник en
ВПАППКАВКАЗСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА
