Минералого-геохимические особенности
акцессорных минералов Тикшеозерского карбонатитового комплекса
Антонов А.В.1, Савва Е.В.2,
Беляцкий Б.В.3, Родионов Н.В.1
1 √ ФГУП ВСЕГЕИ
им.А.П.Карпинского, 2 √ ИГГД РАН, 3 √ ВНИИ геологии и минеральных ресурсов
Мирового океана, Санкт-Петербург.
Вне зависимости от происхождения
конкретного карбонатит-щелочно-ультраосновного массива √ из первоначально
единого расплава за счет несмесимости карбонатного и силикатного расплава, в
результате последовательного внедрения независимых расплавов из одного
эволюционирующего мантийного источника или пространственно сближенных, но
существенно разных по составу и времени образования, минеральный состав
карбонатитов, и в первую очередь, минералого-геохимические особенности
редкометальных акцессорных минералов (циркон, бадделеит, пирохлор, перовскит и
др.) обусловлены взаимодействием обогащенного литофильными элементами
карбонатного флюида с карбонатными и силикатными минералами матрицы. Эволюция
состава флюида приводит к существенным изменениям геохимии минералов, смене
форм и частичному замещению одних минералов другими, частичному растворению и
последующей рекристаллизации. Особенно четко проявлены такие процессы в древних
комплексах, где на образовавшиеся минералогические парагенезисы могут
накладываться и более поздние, относительно низкотемпературные процессы при
дальнейшей тектонотермальной активизации региона. В таких случаях можно
наблюдать полистадийные минеральные системы (например, циркон), образование
которых могло происходить с существенными временными перерывами (до десятков и
сотен млн.лет), а геохимия будет отражать основные этапы эволюции условий
преобразований массива.
Мы изучили геохимические особенности акцессорных минералов: бадделеита, циркона и пирохлора из протерозойского щелочно-ультраосновного-карбонатитовго Тикшеозерского комплекса. Полученные результаты свидетельствуют в пользу существования в карбонатитах этого комплекса различных по составу, происхождению и, возможно, возрасту акцессорных минералов. В породах комплекса уверенно фиксируются как захваченные при кристаллизации циркона зерна первичного бадделеита, отвечающие ранней стадии образования карбонатитов при низкой активности кремнекислоты, так и развивающиеся по трещинам вторичный бадделеит, образующийся при изменении состава флюида.
Циркон из карбонатитов Тикшеозерского
массива представлен хорошо ограненными крупными кристаллами и их обломками [1].
Форма зерен псевдооктаэдрическая-дипирамидальная, что характерно для циркона
карбонатитов и щелочных массивов. Преобладают грани острой дипирамиды (111) с
подчиненным развитием призмы (110). При микроскопическом изучении отмечается
неоднородность внутреннего строения √ трещины, газово-жидкие включения,
кавернозность. Нередко отмечается корродированная оболочка шириной до 10 мкм,
по трещинам которой может развиваться вторичный бадделеит. Редко бадделеит
встречается и в центральных частях кристалла циркона √ первичный бадделеит. По
характеру CL свечения можно выделить три
группы цирконов: а) зерна циркона не имеют свечения в CL, хотя в отраженных электронных лучах (BSE) отчетливо заметны следы зональности; б) кристаллы
циркона имеют свечение в узкой неправильной формы кайме по краю зерна, тогда
как остальная часть зерна остается темной; в) наблюдается свечение по всему
объему зерна, при этом отсутствуют какие-либо закономерные внутренние структуры
√ типичны ╚вихревые╩ картины CL. При этом, BSE изображения подтверждают негомогенность таких
кристаллов. Характерная черта всех изученных цирконов √ низкое содержание
гафния (до 0.52%), по сравнению с палеозойскими щелочными комплексами Кольского
полуострова (в среднем 2 вес.% HfO2).
SHRIMP U-Th-Pb изотопное
исследование цирконов показало экстремальные вариации содержания урана и тория
(от 2¸3100 и 1¸4400 ppm,
соответственно) и Th/U отношения 0.6¸137, а также степени нарушенности изотопной системы на
локальном уровне. Подобное поведение системы не является типичным для цирконов
карбонатитов [2, 3] и может быть объяснено воздействием щелочных растворов в
каледонское время в относительно низкотемпературных условиях с формированием
реакционных зон в цирконе насыщенных водой, щелочами, редкоземельными
элементами и фосфором. При этом характер спектров распределения REE от типичных для магматических (карбонатитовых)
изменяется на ╚гидротермальный╩, с общим обогащением литофильными элементами
более чем на порядок и преимущественным обогащением LREE на два порядка. Образование этих зон во внешних
частях кристаллов, что подтверждается и микроскопическими исследованиями,
сопровождалось перераспределением свинца и урана по всему объему циркона,
благодаря нарушенности кристаллической решетки в результате метамиктизации (исходные
содержания Th+U>5000¸7000 ppm), что в свою
очередь приводит к значительной дискордантности измеренных. Наилучшей оценкой
возраста первичной кристаллизации цирконов карбонатитов Тикшеозерского массива
может являться величина 2070╠70 млн.лет, полученная по 208Pb/232Th отношению. Эта величина близка к оценке возраста
бадделеитов (2100 млн.лет), отражающей кристаллизацию самого карбонатитового
комплекса. Взаимоотношения циркона и бадделеита однозначно указывают на более
позднюю кристаллизацию циркона. Процесс гидротермальной перекристаллизации
метамиктных участков цирконов происходил значительно позднее во время
каледонского орогенеза 450-410 млн.лет назад.
1. Франтц Н.А., Савва Е.В., Путинцева Е.В. Редкометальные минералы
(циркон, пирохлор, бадделеит) карбонатитов Тикшеозерского массива (Северная
Карелия). Вестник
СПбГУ, 2001, сер.7, вып.4, ╧31, 76√83.
2. Belousova E.A., Griffin
W.L., O▓Reilly S.Y., Fisher N.I. Igneous zircon: trace element composition as
an indicator of source rock type. Contrib.Mineral.Petrol., 2002, v.143,
602√622.
3. Amelin Yu., Zaitsev A.N.
Precise geochronology of phoscorites and carbonatites: the critical role of
U-series disequilibrium in age interpretations. Geochim.Cosmochim.Acta, 2002,
v.66, N13, 2399-2419.