2014

Контайская расслоенная субщелочная интрузия (Полярная Сибирь)

Зайцев В.А., Рощина И.А., Сенин В.Г.

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского alkaline@geokhi.ru

Контайская интрузия расположена в 30 км к западу-юго-западу от Гулинского массива в непосредственной близости от Крестовкой щелочно-ультаросновной интрузии. Судя по геофизическим данным, обе интрузии прорывают вулканогенно-осадочную толщу верхнего триаса. Контайская интрузия имеет локолитообразную форму с горизонтальными размерами порядка 8*15 км (Кушнир, 2005) и мощностью около 2,5 км.  (Кушнир, 2005). В отличие от Крестовской интрузии, выходящей на поверхность и потому хорошо изученной (Платиноноснвые… 2001 и др.), Контайская интрузия перекрыта юрскими и меловыми осадками и четвертичными ледниковыми и флювиогляциальными отложениями. Доступное для изучения вещество Контайской интрузии ограничено керном скважины и практически не охарактеризовано. Первые данные об интрузии были приведены Г.Г. Лопатиным и Н.Н. Калашником (2004), которые отнесли верхнюю часть разреза к лейкократовым гранофировым анортозитам, а нижнюю часть – к габброанортозитам и анортозтовому габбро, обнаружили в породах интрузии повышенные содержания паладия и серебра, и предположили аналогию этой интрузии с Cu-Ni-платиноносными интрузиями Норильского района.

Пробы керна той же скважины были изучены в ГЕОХИ РАН петрографически, проанализированы в отношении макро- и некоторых микроэлементов методом РФА на спектрометре AXIOS Advanced,  состав минералов изучен микрозондовым анализом на приборе Cameca-100.

Изученный разрез подразделяется на три зоны:

- нижняя зона (ниже 1100 м) сложена переслаиванием лейкократового, меланократового и рудного биотит- и ортопироксенсодержащего габбро, иногда – с полностью разложенным оливином. Биотит корродирует и замещает кристаллы пироксена.

- средняя зона (1100-700m) представляет собой постепенный переход от битотит- и калишпатсодержащего габбро к монцониту. Биотит обрастает кристаллы пироксена, либо формирует самостоятельные ксеноморфные выделения. Интерстициальное пространство часто содержит микрографический агрегат лейкократовых минералов. Акцессорные минералы представлены апатитом, ильменитом и титаномагнетитом со структурами распада. Иногда в структурах распада ильменит оказывается полностью замещен вторичными минералами, включая биотит. 

- верхняя зона (700-214 м) сложена петрографически монотонной толщей пород дацит-трахидацитового состава с порфировидной структурой. Вкрапленники плагиоклаза, магнетита, клинопироксена и биотита (последние два часто полностью замещены вторичным агрегатом) помещены в основную массу, состоящую  из кварца и полевых шпатов. Структура основной массы микрографическая и сферолитовая.

Породы нижней зоны основные и ультраосновные, содержат 40-46% иногда до  35.5% SiO₂, варьирующие количества  TiO₂ (2-8.5%), Al₂O₃ (9-20%) FeO (10-25.5%), MgO (2.5-6.5%), CaO (8.5-12%), Na₂O (2-3.5%) и низкие содержания K₂O (обычно 0.6%) and P₂O₅ (0.3%). В этой зоне обнаруживаются повышенные содержания серы (до 0.36%) и халькофильных элементов: Ni (40-230 ppm), Co (45-100 ppm), Cu (80-370 ppm), принизких концентрациях некогерентных литофильных элементов : (10-20 ppm Nb, 100-150 ppm Zr, 20-25 ppm Y).

В средней части разреза концентрации SiO₂, Na₂O и K₂O линейно увеличиваются, тогда как содержания TiO₂, FeO, MgO, CaO and P₂O₅ линейно возрастают сверху вниз. Содержание Al₂O₃ сохраняется практически постоянным (15%). Интересно, что наивысшее содержание P₂O₅ (2%) обнаружено на нижней границе этой зоны интрузии. Содержания серы и халькофильных элементов низкие, содержание Nb, Zr, Y, Rb, Ba созрастают вверх по разрезу, при этом концентрация в этой зоне наибольшая Sr (900-1200 ppm).

В верхней зоне интрузии содержания главных элементов варьируют слабо: SiO₂- 66-68%, Al₂O₃ 13%, TiO₂- 1%, FeO 4.7-6.5%, MgO 0.7-0.8%, CaO 2-3%, Na₂O – 3.4-3.9%, K₂O 3.1-4.4%, P₂O₅ – 0.2-0.3%. Концентрации серы и халькофильных элементов – низкие, содержания некогерентных литофильных элементов –практически постоянные (Rb~70 ppm, Y~50 ppm, Zr~600 ppm, Nb~45 ppm, Ba~ 800 ppm), но, что интересно, самые высокие их концентрации (119, 57, 890, 62 and 1150 ppm соответственно) обнаружены в подошве этой зоны.

На TAS диаграмме и диаграмме K₂O vs SiO₂ – (рис 1) породы всех трех зон образуют единый тренд в области субщелочных (известково-щелочных) серий. Они заметно более щелочные чем интрузивы и лавы Норильского района и значительно менее щелочные, чем породы Маймеча-Котуйской провинции. По содержанию щелочей породы нижней зоны сопоставимы с дайками хатангитов и некоторыми породами Арыджангской свиты. Важным кажется наличие близких по щелочности средних и кислых вулканитов, описанных среди окружающих Крестовскую интрузию пород, а также среди вулканитов Дельканской и Тувакинской свит.

Микрозондовое изучение клинопирксена в породах позволило выделить две группы составов, обе принадлежат диопсид-геденбергитовому ряду. Высокотитанистый пироксен (1-1.2% TiO₂ 2-2.5% Al₂O₃ 0.2-0.3 % MnO, 0,3-0,35% Na₂O) присутствует только в нижней части интрузии. Низко-титанистый пироксен присутствует по всему разрезу, причем его магнезиальность   уменьшается вверх по разрезу от 0.7 до 0.63, содержание Al₂O₃ возрастает от 0.7 до 1.3, содержание TiO₂ возрастает от 0.4 до 0.6, MnO от 0.4 до 0.7.

Оценка состава расплава, равновесного с наблюдаемым клинопироксеном приведена на рис. 2. На диаграмме отчетливо просматриваются две компактные группы составов, равновесных с высокотитанистым и низкотитанистым клинопироксеном соответственно. Первая группа близка по составу к наиболее магнезиальной породе из нижней зоны интрузии (образец с 1230.5 м) и может быть названа «высоко-титанистым щелочно-базальтвым расплавом» , вторая группа похожа по составу на породу из средней зоны интрузии (815 м), она может быть названа «низкотитанистым трахиандезитовым расплавом». Формально, две эти группы составов (равно как и породы Контайской интрузии вообще) принадлежат к различным сериям, выделяемым по содержанию титана среди расплавов крупных магматических провинций (LIP).

Однако, масс-балансовые расчеты показывают, что данный низкотитанистый трахиандезитовый расплав может быть получен из данного высокотитанистого щелочно-базальтового расплава при фракционировании ассоциации cPx+Pl+Ti-Mt (еще лучшее совпадение получается, если допустить, что при этом кристаллизовалось небольшое количество биотита и происходила реакция ортопироксена с расплавом).

Анализы вулканитов, отобранных в окресностях Крестовской интрузии (Сазонов и др., 2001) по химическому составу могут быть подразделены на три группы: низкотитанистые базальты, базальтам Норильского района, высокотитанистые фоидиты, тефрит-базаниты и трахибазальты, и низкотитанистые трахиандезиты и трахидациты. Генезис полследних может быть связан с дифференциацией высокотитанистой трахибазальтовой магмы. Таким образом, можно предположить, что формирование этой серии вулканических пород происходило в магматической камере, позже ставшей Контайским массивом.

Проведенные исследования показывают, что Контайская интрузия отчетливо отличается как от щелочно-ультраосновных интрузий Маймеча-Котуйской провинции, так и от интрузий Норильского типа и представляет собой первый для данного региона пример дифференцированной субщелочной габброидной интрузии. Опубликованные (Fedorenko et al., 2000)  анализы трахитов и трехидолеритов Дельканской свиты позволяют предположить, наличие в этом регионе аналогичных интрузий, пока не обнаруженных.

Работа была поддержана программой Президиума РАН « программы Президиума РАН «Поисковые фундаментальные научные исследования в интересах развития Арктической зоны Российской Федерации».

Литература:

Егоров Л.С. Ийолит-карбонатитовый плутонизм (на примере Маймеча-Котуйского комплекса Полярной Сибири). Л.: Недра. 1991. 260 с

Криволуцкая Н.А., Михайлов В.Н., Снисар С.Г., Гонгальский Б.И. Внутреннее строение и состав Микчангдинского ультрабазит-базитового массива в Норильском рудном районе (Сибирская трапповая провинция)// Вестник КРАУНЦ. Науки о земле. 2009 № 2. выпуск № 14 сс.29-48

Кушнир Денис Григорьевич. Геологическое строение зоны сочленения Енисей-Хатангского регионального прогиба с Сибирской платформой в междуречье Хеты и Котуя по геофизическим данным : Дис. ... канд. геол.-минерал. наук : 25.00.10 Екатеринбург, 2005 154 с. РГБ ОД, 61:05-4/181

Лопатин Г.Г., Калашник Н.Н. Новый источник платиноидов в Маймеча-Котуйской провинции// Минеральные ресурсы Таймырского автономного округа и перспективы их освоения. Материалы научно-практической конференции 25-28 октября 2004 г. ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург, сс. 154-156.

Рябчиков И.Д., Соловова И.П., Когарко Л.Н., Брай Г.П., Нтафлос Т., Симакин С.Г. Термодинамические параметры генерации меймечитов и щелочных пикритов Маймеча – Котуйской провинции (по данным изучения расплавных микровключений) // Геохимия, 2002, № 11, с. 1-12.

Сазонов А.М.,  Звягина Е.А.,  Леонтьев С.И. и др., Платиноносные щелочно-ультраосновные интрузии Полярной Сибири / М-во образования Рос. Федерации, Нац. программа "Платина России" ; Российская Федерация. Министерство образования . - Томск : ЦНТИ, 2001. - 509 с.

Fedorenko V., Czamanske G., Zen'ko T., Budahn J., Siems D. Field and Geochemical Studies of the Melilite-Bearing Arydzhangsky Suite, and an Overall Perspective on the Siberian Alkaline-Ultramafic Flood-Volcanic Rocks// International Geology Review. Vol. 42. 2000. P. 769-804.

Ivanov A V and Balyshev S V 2005 Mass flux across the lower-upper mantle boundary: vigorous, absent, or limited?; In: Plates, plumes and paradigms (eds) Foulger G R et al (Princeton: Geological Society of America Special Paper) 388 327–346.