CC BY
47
^е&аник, февраль, 2014 г., № 2 ^шш J
*
УДК 552.16:552.48 + 549.6
ВКЛЮЧЕНИЯ ОМФАЦИТА, ГЛАУКОФАНА И ФЕНГИТА В РУТИЛЕ УЛЬТРАМАФИТОВ БУЛДЫМСКОГО МАССИВА (ЮЖНЫЙ УРАЛ)
П. М. Вализер1, А. И. Русин2, А. А. Краснобаев2, Н. Н. Банева2
1Ильменский государственный заповедник им. В. И. Ленина УрО РАН, Миасс
valizer@ilmeny.ac.ru
2Институт геологии и геохимии им. А. Н. Заварицкого УрО РАН, Екатеринбург rusin@igg.uran.ru, krasnobaev@igg.uran.ru, atlantida21@mail.ru
Выполнено минералогическое изучение серпентинизированного дунита Булдымского массива (Ю. Урал). Установлен широкий спектр минералов: оливин, энстатит, серпентин, хромшпинелиды, пирит, рутил, чермакит — роговая обманка, корунд, доломит, плагиоклаз, барит, гранат. В рутиле определены микровключения омфацита, глаукофана, фен-гита и титанита. Такая ассоциация микровключений в акцессорном рутиле ультрамафитов обнаружена впервые. Равновесие ассоциации Omp + Gln + Ph + Ttn определяется параметрами T = 500—600 °C и P > 15 кбар, отмечающими, вероятно, промежуточную стадию эволюции щелочно-ультраосновной породной ассоциации.
Ключевые слова: Булдымскиймассив, ультрамафит, омфацит, глаукофан, фенгит.
OMPHACITE, GLAUCOPHANE AND PHENGITE INCLUSIONS IN RUTILE FROM THE BULDYM ULTRAMAFIC MASSIF (SOUTH URAL)
P. M. Valizer1, A. I. Rusin2, A. A. Krasnobaev2, N. N. Baneva2
1Ilmeny State Reserve UB RAS, Miass 2Institute of Geology and Geochemistry UB RAS, Yekaterinburg
Mineralogy of the Buldymskiy serpentinized dunite massif (South Ural) was studied. A wide variety of minerals including: olivine, enstatite, serpentine, Cr-spineles, pyrite, rutile, tschermakite — hornblende, corundum,dolomite, plagioclase, barite and garnet was identified. The omphacite, glaucophane, phengite and titanite inclusions were determined in rutile for the first time. The equilibrium Omp + Gln + Ph + Ttn assemblage is caused by T from 500 to 600 °C and P > 15 kbar, that probably marks an intermediate evolution stage of alkaline-ultramafic rock association.
Keywords: Buldym massif, ultramafic rocks, omphacite, glaucophane, phengite.
Ильмено-Вишневогорский комплекс представляет собой уникальный геологический объект, мировую известность которому принесли богатейшая самоцветная и редкометалльная минерализация пегматитов, а также широкое развитие щелочных пород — нефелиновых сиенитов. При значительной степени изученности комплекса вопрос о природе щелочного магматизма до сих пор остается дискус -сионным. Известная палингенно-ме-тасоматическая модель образования миаскит-карбонатитовой ассоциации
[5] отрицает ее связь с глубинным мантийным магматизмом. В то же время геохимические особенности мафит-ультрамафитовых пород и данные по изотопии Мё и Бг [1, 7, 8] со всей определенностью свидетельствуют об их принадлежности к щелочно-ультраос-новной ассоциации [11], глубинным источником вещества которой являлись обогащенные мантийные резервуары типа ЕМ-1 и ЕМ-2. Сохранность в основных метафоидалитах реликтовых гроспидитовых парагенезисов [9] позволила на основе эксперименталь-
ных данных зафиксировать давление в 22—27 кбар. Впервые обнаруженный высокобарический парагенезис микровключений в рутилах ультрамафи-тов дает дополнительную информацию об условиях декомпрессионного подъема глубинного блока, предшествующих его включению в нижнюю кору.
Краткая геологическая характеристика комплекса
Ильмено-Вишневогорский комплекс, представленный различными
с
ÂeciHHuê, февраль, 2014 г., № 2
метаморфическими и магматическими образованиями, слагает узкую субмеридиональную зону от Ильменских до Вишневых гор протяжённостью более 100 км (рис. 1). Метаультрамафиты и ассоциирующие с ними мафиты широко развиты как в осевой зоне комплекса, так и в его восточной части среди кварцитосланцевых толщ саитов-ской серии. Они образуют крупные сер-пентинитовые массивы (Няшевский и другие) или представлены мелкими бу-динообразными и линзовидными телами оливин-энстатитовых, энстатито-вых, тальк-антофиллитовых, тальк-карбонатных, тремолит-антоф иллитовых пород и разнообразных амфиболитов. В 70-е годы сформировалось представление о принадлежности этих тел к ран-негеосинклинальной офиолитовой ассоциации. Позже, в работах А. С. Вар-лакова [3 и др.], было выдвинуто предположение о позднедокембрийском рифтогенном генезисе мафит-ультра-мафитовой ассоциации, а В. Я. Левин с соавторами [5] допускали возможность отнесения гипербазитов к стратиформ-ным аповулканическим образованиям («метакоматиитам»). В наших работах [1, 9, 11] ультрамафиты, ассоциированные с высокобарическими метафоида-литами, рассматриваются как фрагменты щелочно-ультраосновной интрузии центрального типа, дезинтегрированной в зоне Ильмено-Вишневогорского постколлизионного сдвига.
Булдымский массив представлен крупными ультрамафитами, залегающими в фенитизированных бластоми-лонитах, выделявшихся ранее в виш-невогорскую «метаосадочную свиту» [7, 8]. Массив имеет изометричные очертания и линзообразную форму размером до 1 км и мощностью до 250 м (рис. 1). Сложен оливиновыми и энстатит-оливиновыми породами с вкрапленностью флогопита и тремолита и вторичными лизардитовыми серпентинитами [3]. В экзоконтактах отмечаются гранат-амфиболовые породы, а к его средней части приурочена зона развития слюдитов с флого-пит-рихтеритовыми метасоматитами и карбонатитами. Изохронный Бт-Мё-возраст метасоматизирован-ных ультрамафитов и карбонатитов Булдымского массива составляет 602 ± 24 млн лет [8]. В единичных зернах цирконов ультрамафитов сохраняются реликтовые мезопротерозой-ские (1352 ± 14 млн лет) и силурийские (428.9 ± 2.1 млн лет) датировки. Отчетливо проявлен возрастной кластер (250—270 млн лет), отмечающий
время формирования постколлизионного сдвига [4].
Методика исследований
Микрозондовый анализ состава минералов выполнен на растровом микроскопе РЭММА-202М с микроанализатором влаборатории физических методов анализа минерального вещества Института минералогии (аналитик В. А. Котляров). Ускоряющее напряжение 20 КВт, ток на образце H*10-10A. Стандарты: AstJMEX scientific Limited MJNM 25—53 Mineral Mount serial № 01—044. Содержания петроген-ных элементов в ультрамафите определено рентгенфлуоресцентным методом на CPM — 18.25, VRA — 30, РЗЭ и РЭ на масс-спектрометре с индуктивно
связанной плазмой ELAN — 9000 в ЦКП ИГГ УрО РАН «Геоаналитик».
Минералогия
Серпентинизированный ультра-мафит желтовато-зеленого цвета, массивной текстуры, пятнистой структуры, пятна образованы оливином и пироксеном. Структура основной массы петельчатая. Сложен оливином (5 %), пироксеном (5 %), антигоритом, хризотилом и серпофитом (86 %), хлоритом (2 %), карбонатом и магнетитом (2 %).
Редкие минералы представлены рутилом, включениями в нем омфаци-та, глаукофана, фенгита и титанита, амфиболами, гранатом, корундом, плагиоклазом и баритом.
- j ШЩ
Рис. 1. Схематическая геологическая карта района Ильменских — Вишневых гор (а): 1 — Селян-кинский комплекс — амфиболит-гнейсово-пла-гиомигматитовый, 2 — массивы миаскитов, 3 — бластомилониты гранитоидного и сиенитового состава, 4 — милониты Кыштымского сдвига-надвига, 5 — «еланчиковская серия плагиослан-цев и мигматитов инъекционного типа», 6 — са-итовская метатерригенная серия, 7 — зеленослан-цевые осадочно-вулканогенные комплексы Западно-Магнитогорской и Арамильско-Сухтелин-ской зон, 8 — Увильдинский монцонит-гранит-ный комплекс, 9 — гнейсовидные граниты Кисегачского комплекса, 10 — метагипербазиты. Схема геологического строения Булдымского массива гипербазитов (Ь): 1 — гнейсы, кварциты, амфиболиты Вишневогорской свиты; 2 — карбонатиты и ассоциирующие с ними флогопи-товые и флогопит-рихтеритовые породы; 3 — миаскиты; 4 — серпентинизированные энстатит-оливиновые, оливиновые породы; 5 — послеруд-ные разломы; 6 — местоположение, номер пробы
'ёеоЯДи/с, февраль, 2014 г., № 2
*
Оливин наблюдается в виде неправильных зерен размером 0.4—0.5 мм. Маг-незиальность варьирует от 0.90 до 0.94, содержание никеля до 0.01 к. ф. (см. таблицу). Зерна чаще всего сер-пентинизированы, в отдельных зернах по оливину развит доломит (М^46Са52). А. С. Варлаков с соавторами [3] подчеркивает его вторичную природу, т. е. образование в процессе оливинити-зации.
Энстатит образует призматические зерна размером 0.6—0.8 мм, замещается серпентином и хлоритом. Отмечаются включения чермакита (рис. 2, а). Он характеризуется колебанием магнезиальности от 0.88 до 0.91, содержит до 0.08 к. ф. алюминия и до 0.07 к. ф. хрома.
Серпентин развит по оливину и пироксену, замещая их. В основном представлен мелкими пластинчатыми
Рис. 2. Микрофотографии зерна энстатита с включениями чермакита (а) и зерен рутила с включениями омфацита, глаукофана, фенгита, циркона и титанита (Ь—ё) из серпентинизирован-
ного дунита Булдымского массива
зернами антигорита, по трещинкам в оливине и пироксене соответствует хризолиту, а в центре серпентинито-вых петель встречается серпофит. По составу антигорит высокомагнезиальный (# М^ = 0.96—0.94), содержит алюминий (до 0.14 к. ф).
Рутил — кристаллы и округлые зерна с разной интенсивностью окраски, темно-светло-коричневого цвета,
размером от 0.1 до 1.2 мм. В его составе регистрируются колебания содержаний: Сг205 — от 0.03 до 1.26 мас. %; У205 — от 0.45 до 1.92 мас. %; №э205 — до 1.53 мас. %. Содержит включения титанита, циркона, омфацита, глаукофана, фенгита (рис. 2, Ь, с, ё).
Титанит во включениях в рутиле содержит оксид алюминия (до 1.1 мас. %), в основной массе породы содержание
Результаты микрозондового анализа минералов серпентинизированного дунита
Оксиды ш Отр Ы1 О п РЬ 01 Еп "ТЪ
55.7 56.3 56.5 55.4 49.6 41.2 41.7 0.00 57.4 30.4 28.6
ТЮо 99.3 1.79 0.84 98.6 0.00 1.80 3.05 0.00 0.00 0.00 0.05 37.3 43.1
А12о3 15.5 15.9 12.7 12.0 26.6 0.00 0.00 0.00 1.06 3.10 1.14
Сг203 0.02 0.00 0.00 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.00 0.00
БеО 0.19 6.57 6.62 0.32 12.1 11.6 3.31 8.94 8.65 1.46 6.26 0.57 0.08
МпО 0.00 0.00 0.00 0.00 0.10 0.21 0.05 0.00 0.17 0.00 0.00
1^0 4.51 3.91 9.76 9.75 3.34 49.2 48.9 19.4 34.6 0.00 0.00
СаО 5.71 5.79 0.75 0.69 0.10 0.00 0.18 31.0 0.17 28.3 26.5
№2С) 9.95 10.2 6.43 6.62 0.56 0.00 0.00 0.19 0.00 0.00
К,О 0.00 0.00 0.00 0.14 9.89 0.00 0.00 0.05 0.00 0.00
У205 0.39 0.42 0.44 0.00
Мэ,05 0.41 0.16
X 99.90 99.73 99.56 99.78 98.24 98.00 96.55 99.99 99.48 51.86 99.97 99.67 99.58
(Продолжение таблицы)
Оксиды Еп Т5 ны Эф ОП Р1
8Ю2 58.2 46.7 43.8 46.7 53.0 48.6 44.4 44.1 38.3 39.5 61.90 53.8 58.2
ТЮ, 0.00 0.22 1.22 0.54 0.08 0.15 0.00 0.00 0.33 0.05 0.00 0.00 0.00
А1203 0.37 11.7 11.9 11.6 5.71 10.2 0.61 1.19 14.9 18.9 24.1 29.3 26.2
Сг203 0.00 0.61 0.00 0.47 0.33 0.56 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
БеО 5.70 4.83 16.1 5.00 3.41 4.84 3.85 3.05 11.0 5.00 0.00 0.00 0.00
МпО 0.11 0.02 0.14 0.00 0.00 0.00 0.12 0.20 0.49 0.03 0.00 0.00 0.00
МёО 35.4 19.7 10.5 19.4 22.5 20.3 40.2 40.8 0.58 0.57 0.00 0.00 0.00
СаО 0.16 12.0 12.5 11.8 12.2 12.1 0.25 34.4 35.0 5.71 11.7 8.47
№20 0.00 2.19 1.06 1.90 0.91 1.63 0.00 0.00 0.00 7.52 4.70 6.31
К,О 0.00 0.11 1.07 0.13 0.07 0.13 0.00 0.00 0.00 0.46 0.13 0.20
у2о5
№>205
I 99.94 98.08 98.29 97.54 28.21 98.51 89.43 89.34 100.0 99.05 99.69 99.53 99.38
Примечание. Индексы минералов: Еп — энстатит, С1п — глаукофан, Ог1 — гранат, НЬ1 — роговая обманка, Mgs — магнезит, 01 — оливин, Отр — омфацит, РИ — фенгит, Р1 — плагиоклаз, Ш — рутил, Бгр — серпентин, Лп — титанит, Ts — чермакит.
*
оксида алюминия более высокое (до 3.1 мас. %).
Включения омфацита (до 8 — 15 мкм) прямоугольной формы характеризуются высоким содержанием жа-деитового (60—71 %) и низким акмито-вого (5—7 мол. %) компонентов (см. таблицу). По составу сопоставимы с омфацитами жадеитсодержащего эк-логита и жадеит-кварц-альмандиновой породы максютовского комплекса и ом-фацитами кианитовых «корундовых» эклогитов марункеуского комплекса.
Включения глаукофана имеют округлую или прямоугольную форму размером до 12—15 мкм. Для его состава характерно невысокое содержание Б14+ (7.47-7.65 к. ф.) и Д1У1 (1.46— 1.67), железистость от 39 до 41 %. Позиция А вакантна, В не заполнена (см. таблицу). По составу сопоставим с глаукофаном гранат-глаукофановых зон Урала и другими.
Для фенгита отмечается низкое содержание Б14+ (3.27—3.29 к. ф.), вариации натрия — от 0.07 до 0.11 к. ф. и железистости — от 23 до 36 % (см. таблицу).
Амфиболы представлены черма-китом и роговой обманкой. Чермакит развит в виде включений в энстатите, для его состава характерна низкая железистость (Б = 13 %) и повышенное содержание натрия (до 0.6 к. ф.). В ассоциации с титанитом амфибол представлен железистой разновидностью (46 %). Для роговой обманки характерна низкая железистость (Б = 9— 12 %), вариации содержания алюминия — от 0.03 до 0.08 к. ф. и натрия — до 0.44 к. ф. Часто по роговой обманке развивается серпентинит.
Плагиоклаз по составу соответствует олигоклаз-анортиту (ЛЬ42—78
Ап57—19).
Гранат представлен андрадит-
гроссуляром (Ру2Л1т2Бр81,Са-сотр95), Б = 83—92 %, неоднороден с замещением Л1^Бе от центра к краю зерна (см. таблицу).
Условия формирования
Включения в рутиле омфацита, глаукофана, фенгита и титанита, вероятно, представляют раннюю минеральную ассоциацию, которая типо-морфна для глаукофансодержащих пород высокобарических комплексов Урала. Р—Т-параметры ее образования по содержанию жадеитового компонента в омфаците [12], кремнезема
^ес&Кик, февраль, 2014 г., № 2
и натрия в фенгите [2, 13] определяются температурой более 600 °С и давлением не менее 14—15 кбар. Для чер-макита из включений в энстатите по амфиболовому термобарометру [6] рассчитана температура от 650 до 675 °С при давлении 8.5—8.7 кбар. Образование оливина и энстатита, по данным А. С. Варлакова с соавторами, отвечают условиям гранулитовой и амфиболитовой фаций [3]. Область формирования роговой обманки определяется температурой 550—620 °С при давлении 5.5—7 кбар.
Выводы
Обнаружение высокобарической ассоциации микровключений в ульт-рамафитах Булдымского массива важно для реконструкции термодинамических параметров формирования ще-лочно-ультраосновной ассоциации Ильмено-Вишневогорской зоны. Принято считать, что становление интрузий центрального типа происходит в гипабиссальных условиях, а генерация исходных расплавов — в глубинных мантийных резервуарах, что подтверждается изотопно-геохимическими данными. Анализ парагенезисов Уразбаевской щелочно-ультраоснов-ной ассоциации Ильмен позволил сделать вывод о гроспидитовом уровне генерации исходных расплавов [9— 11]. Новые данные по Булдымскому массиву могут быть интерпретированы как свидетельство декомпрессион-ного подъема ультрамафитового материала из глубинного мантийного источника.
Литература
1. Банева Н. Н, Медведева Е. В., Русин А. И. Геохимические особенности ультрамафитов Ильмено горской сдвиговой зоны // Ежегодник-2008. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2009. С. 115—119.
2. Вализер П. М. Светлая слюда максютовского эклогит-глаукофан-сланцевого комплекса (Южный Урал) // ЗРМО. 2012. № 2. С. 52—64.
3. Варлаков А. С., Кузнецов Г. П., Кораблев Г. Г., Муркин В. П. Гиперба-зиты Вишневогорско-Ильменогор-ского метаморфического комплекса (Южный Урал). Миасс: ИМин УрО РАН, 1998. 195 с.
4. Краснобаев А. А., Вализер П. М, Русин А. И., Бушарина С. В., Медведева Е. В. О цирконах гипербазитов Бул-
дымского массива // Ежегодник-2012: Тр. ИГГ УрО РАН. Екатеринбург, 2013. Вып. 160. С. 300—302.
5. Левин В. Я., Роненсон Б. М., Сам-ков В. С., Левина И. А., Сергеев Н. С., Киселев А. П. Щелочно-карбонатито-вые комплексы Урала. Екатеринбург: Уралгеолком, 1997. 274 с.
6. Мишкин М. А. Амфиболовый геотермобарометр для метабазитов // Докл. АН СССР, 1990. Т. 312. № 4. С. 944—946.
7. Недосекова И. Л. Новые данные о возрасте, источниках вещества и генезисе ультрабазитов и карбона-титов Булдымского массива (Ильме-но-Вишневогорский комплекс, Урал) // Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и связанные с ними месторождения. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2009. Т. 2. С. 70—72.
8. Недосекова И. Л. Возраст и источники вещества Ильмено-Вишне-вогорского щелочного комплекса (Урал, Россия): Геохимические и изотопные Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb, Lu-Hf данные // Литосфера. 2012. № 5. С. 77—95.
9. Русин А. И., Вализер П. М., Краснобаев А. А., Банева Н. Н, Медведева Е. В., Дубинина Е. В. Природа гранат-анортит-клинопироксен-амфиболо-вых пород Ильменогорского комплекса (Ю. Урал) // Литосфера. 2012. № 1. С. 91—109.
10. Русин А. И., Краснобаев А. А., Вализер П. М. Геология Ильменских гор: ситуация, проблемы // Тр. ИГЗ УрО РАН. Миасс, 2006а. С. 3—19.
11. Русин А. И., Краснобаев А. А., Русин И. А., Вализер П. М., Медведева Е. В. Щелочно-ультраосновная ассоциация Ильменских — Вишневых гор // Геохимия, петрология, минералогия и генезис щелочных пород. Миасс: УрО РАН, 2006б. С. 222—227.
12. Holland T. J. B. The experimental determination of activities in disordered and shost-range ordered jadeitic pyroxenes // Contrib. Miner. Petrol., 1983. V. 82. P. 214—220.
13. Massonne H. J., Schreyer W. Phengite geobarometer based on the limiting assemblage with K-feldspat, phlogopite and quartz // Contrib. Miner. Petrol., 1987. V. 96. № 2. P. 212—224.
Рецензент д. г.-м. н. А. Б. Макеев
