2014

Состав и возраст щелочно-ультраосновных пород Губковского проявления на северо-западе Украинского щита

Цымбал С.Н.¹, Гейко Ю.В.², Шумлянский Л.В.¹, Цымбал Ю.С.¹

¹Институт геохимии, минералогии и рудообразования им. Н.П. Семененко НАН Украины, Киев, Украина

tsymbal@igmof.gov.ua

²ГП "Украинская геологическая компания" Государственной службы геологии и недр Украины

В северо-западной части Украинского щита до недавнего времени были известны четыре проявления щелочно-ультраосновных пород: Городницкая интрузия оливиновых мельтейгитов, ийолитов и якупирангитов [2], Глумчанская интрузия мельтейгитов и якупирангитов [1], Болярковская интрузия оливиновых мельтейгитов [3] и Покощевская группа даек оливиновых меланефелинитов [1]. В 2011 г. выявлено еще одно проявление, названное Губковским. Все они расположены в пределах Новоград-Волынского блока второго порядка палеопротерозойского возраста и приурочены к глубинным разломам.

Губковское проявление представлено тремя сближенными дайками оливиновых меланефелинитов мощностью от 1,0 до 1,6 м. Дайки секут и фенитизируют гранитоиды палеопротерозойского возраста, принадлежность которых к определенному возрастному комплексу пока не установлена. В дайках обнаружены мелкие ксенолиты пород кислого и среднего состава, метагаббро и пироксенитов, ксенокристы биотита, кварца, циркона, полевых шпатов, а также сферулы ксеногенного стекла с реликтами кварца.

В магнитном поле дайки проявлены аномалией интенсивностью до 100 нТл, вытянутой в северо-восточном направлении на 750 м при ширине 50-75 м. Пространственное положение и ориентировку даек определяет Губковский глубинный разлом северо-восточного простирания. Слагающие дайки меланефелиниты близки по минеральному составу и структурным особенностям. Некоторые отличия между ними наблюдаются по соотношению вкрапленников и основной массы, а также между отдельными минералами основной массы.

Меланефелинит имеет отчетливую порфировую структуру. Вкрапленники составляют от 5-10 до 20-30 %. Они представлены оливином и клинопироксеном. Вкрапленники оливина имеют размер 0,5-1,5 мм, отдельные – до 3-5 мм. В шлифах они выглядят как идиоморфные шестигранные кристаллы, обычно псевдоморфно замещенные серпентином. Иногда в них сохраняются реликты свежего оливина. Вкрапленники клинопироксена образуют удлиненные кристаллы или розеткоподобные сростки их.

Основная масса меланефелинита сложена преимущественно клинопироксеном, нефелином, оливином, субщелочным и щелочным амфиболом, флогопитом и карбонатом. В небольшом количестве содержатся хромшпинелиды, хроммагнетит, магнетит, Mn-ильменит, гумит, альбит.

Оливин представлен форстеритом и маложелезистым хризолитом с содержанием NiO до 0,4 %.

Клинопироксен по составу отвечает хромдиопсиду (Cr₂O₃ до 1 %), несколько обогащенному FeO (3,2-6,1 %), Al₂O₃ (до 3 %) и Na₂O (до 0,8 %). В нем Al_IV преобладает над Al_VI. Ca/(Ca+Mg)=0,45-0,54. Температура равновесия 880-1160^оС (оценена по методу Мерсье). В небольшом количестве выявлены низкохромистые (Cr₂O₃<0,4 %) клинопироксены с высоким содержанием Al₂O₃ (4-6 %), FeO (6-8 %) и TiO₂ (1,0-1,5 %). Ca/(Ca+Mg)=0,55-0,56. Алюминий находится преимущественно в четверной координации. Температура равновесия их варьирует от 700 до 920^о С. Идентифицированы также магнезиально-кальциевые диопсиды (Ca/(Ca+Mg)=0,50) с низким содержанием Al₂O₃, FeO и без примеси Cr₂O₃, Na₂O и TiO_2. Температура  равновесия их 600-660^о С.

Помимо диопсида в меланефелините установлен эгирин. Он образует отдельные выделения в нефелин-канкринитовой основной массе, реже развивается по амфиболу. Состав его варьирует в пределах, %: SiO₂ – 50,9-52,9 %; TiO₂ – 0,1-1,2; Al₂O₃ – 1,0-3,1; FeO_общ. – 22,5-27,2; MgO – 0,8-2,1; CaO – 0,7-3,5; Na₂O – 12,7-14,3. Особенности состава клинопироксенов указывают на то, что они кристаллизовались на всех уровнях становления даек.

Нефелин – один из важнейших минералов основной массы меланефелинитов, где составляет от 20 до 45 %. Он как правило, изменен и замещен канкринитом, реже – анальцимом, но местами сохранился в первичном виде. Представлен натриевой разновидностью (Na₂O – 18,0-19,6 %, K₂O – 1,3-3,5 %). В качестве примесей содержит CaO (до 0,4 %) и FeO (до 0,15 %). Нефелин такого состава характерен для пород щелочно-ультраосновной формации других регионов.

Амфиболы распространены меньше, чем пироксены, и образовались позже последних. Выделены такие их разновидности.

1. Амфиболы промежуточного состава между гастингситом и катафоритом.

2. Амфиболы тарамитового типа с высоким содержанием FeO (31-32 %) и Na₂O (6-7 %).

3. Амфиболы магнезиокатафоритового состава, в которых высокое содержание Na₂O (6-7 %) и TiO₂ (3,0-3,2 %), повышенное MgO (14-16 %), FeO (11-13 %), CaO (6-7 %), Al₂O₃ (5-6 %) и K₂O (0,6-0,9 %).

4. Амфиболы промежуточного состава между магнезиокатафоритом и рихтеритом, а также между магнезиокатафоритом и арфведсонитом.

5. Амфиболы арфведсонитового состава повышенной магнезиальности (MgO – 14-16 %), низкой глиноземистости (Al₂O₃ – 2,4 %) и кальциевости (CaO – < 2 %), высокой щелочности (Na₂O – 9-10 %).

Амфиболы из меланефелинитов Губковских даек представлены в целом более щелочными разновидностями, чем в ранее изученных мельтейгитах Городницкой, Глумчанской и Болярковской интрузий. Они более низкотемпературные и менее глубинные, нежели в названных интрузиях. Большинство их кристаллизовалось на гипабиссальном-субвулканическом уровне эволюции щелочно-ультраосновного расплава. На классификационных диаграммах в координатах Al_IV – (Na+K) и Ca – (Na+K) амфиболы из меланефелинитов образуют близкий к линейному тренд в направлении катафорит-арфведсонит, обусловленный закономерным снижением Р-Т параметров расплава по мере поднятия к земной поверхности и кристаллизационным типом дифференциации его.

Карбонаты содержатся в небольшом количестве, о чем свидетельствует низкое CO₂ (0,5-2,3 %) в меланефелинитах. Они представлены кальцитом (преобладает) и доломитом магматического происхождения, на что указывает наличие в них примеси SrO (0,2-0,5 %, иногда до 1 % ) и находки их включений в оливине.

Mn-ильменит редко встречается в основной массе меланефелинита и в виде включений в щелочных амфиболах. Содержание MnO достигает 7 %.

Флогопит в меланефелините составляет 2-4 % основной массы, где образует мелкие агрегаты вокруг псевдоморфоз серпентина по оливину. Представлен высокомагнезиальной разновидностью (MgO до 26 %) с повышенным содержанием Na₂O (до 1,5 %) и TiO₂ (около 2 %).

Гумит выявлен впервые в щелочно-ультраосновных породах Украины. Мелкие идиоморфные выделения его развиты по трещинам в хромдиопсиде. Он имеет такой состав, %: SiO₂ –34,54; MgO – 57,69; FeO –1,36; MnO – 0,39; F – 3,8. Расчеты показывают наличие в нем селаитового компонента (MgF₂).

Магнетит обычно встречается в основной массе или образует редкие включения в амфиболах. Состав его варьирует незначительно, %: FeO – 30-32; Fe₂O₃ – 63-68; NiO – 0,15-0,34 %. В отдельных кристаллах определены TiO₂ (до 2 %), Cr₂O₃ (до 0,8 %) и MnO (до 0,3 %).

Хроммагнетит образует мелкие идиоморфные кристаллы в основной массе меланефелинита. По составу выделены две его разновидности – с умеренным и высоким содержанием Cr₂O₃ (соответственно 10-12 % и 32 – 36 %). Первые – высокожелезистые (FeO+Fe₂O₃ – 82-87 %), вторые – умеренножелезистые (FeO+Fe₂O₃ – 54-56 %). Для обеих характерно повышенное содержание MnO (в первой – до 1 %, во второй – 2,7-3,4 %) и ZnO (соответственно меньше 1 % и 1,2-2,4 %), а также низкое содержание MgO, Al₂O₃ и TiO₂.

Хромшпинелиды образуют мелкие кристаллы октаэдрического габитуса. По составу они умереннохромистые (Cr₂O₃ – 32-39 %), умеренноглиноземистые (Al₂O₃ – 18-21 %), высокожелезистые ((Fe₂O₃ – 8-12 %, FeO – 24-28 %), с повышенным содержанием MgO (2,7-5,8 %), MnO (0,3-3,2 %), ZnO (0,6-1,1 %) и низким TiO₂ (0,3-0,4 %).

Циркон в меланефелинитах представлен изометричными и короткопризматическими кристаллами, которые в разной степени "овализированы". Древних ядер и более молодых оболочек нет. Они сингенетичны с другими минералами основной массы. По центральным частям трех кристаллов методом LA ICP MS получен изохронный возраст 2047±10 млн лет. Для одного из ксенокристных цирконов по отношению ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb определен изотопный возраст 2078±26 млн лет. Этот циркон захвачен интрудирующим щелочным расплавом, видимо, из гранитоидов житомирского комплекса.

По химическому составу и положению на классификационной диаграмме SiO₂ – (Na₂O+ K₂O) щелочно-ультраосновные породы Губковских даек отвечают нефелинитам и оливиновым нефелинитам. В первых SiO₂ составляет 38,5-40,5 %, во вторых – 42,5-44,0 %. По содержанию других породообразующих компонентов они близки между собой. При этом для оливиновых нефелинитов характерна обратная зависимость между SiO₂ и Na₂O, SiO₂ и Al₂O₃, тогда как для нефелинитов такая зависимость отсутствует. При близком содержании MgO (7,3-12,3 % и 8,1-14,4 %) в оливиновых нефелинитах наблюдается отчетливая прямая зависимость между MgO и SiO₂, а в нефелинитах – обратная. Это обусловлено, видимо, различным соотношением в дайках с одной стороны нефелина и продуктов его замещения, а с другой – клинопироксена и амфиболов.

Для обеих петрохимических разновидностей пород Губковских даек характерно низкое содержание TiO₂ (0,8-1,3 %), CO₂ (обычно <1 %, редко 1,5-2,3 %), P₂O₅ (0,1-0,2 %), Sr (≈ 800 ppm), Ba (≈200 ppm), а также таких некогерентных элементов-примесей как Nb, Ta, U, Th, РЗЭ.

Контролирующий расположение Губковских даек одноименный глубинный разлом заслуживает дальнейшего изучения в связи с поисками в этом районе кимберлитов и других глубинных пород.

Литература

1.            Кривдик С.Г., Цымбал С.Н., Гейко Ю.В. 2003. Протерозойский щелочно-ультраосновной магматизм северо-западной части Украинского щита как индикатор кимберлитообразования. Минерал. журн. 25, № 5/6. С. 57-69.

2.       Цымбал С. Н., Щербаков И. Б., Кривдик С. Г., Лабузный В. Ф. 1997. Щелочно-ультраосновные породы Городницкой интрузии (северо-запад Украинского щита). Минерал. журн. 19, № 3. С. 61-80.

3.            Цымбал С.Н., Гейко Ю.В., Кривдик С.Г., Баран А.Н., Цымбал Ю.С. 2008. Болярковская интрузия щелочно-ультраосновных пород (северо-запад Украинского щита). "Актуальные проблемы геологии Беларуси и смежных территорий. Труды Междунар. науч. конф., Минск, 8-9 декабря 2008 г. Минск, С. 35-40.