МИНЕРАЛОГО - ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МЕЛАНОКРАТОВЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ГРАНИТОИДАХ УЛЕКЧИНСКОГО ПЛУТОНА (ЮГО-ЗАПАДНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ)
Хромов А.А.
ГИН СО РАН, Улан-Удэ, hrom_a@mail.ru
Территория Западного Забайкалья и прилегающих районов Монголии, составляющая более 800 тыс. км
2, уникальна по масштабам распространения и разнообразию гранитоидов, которые занимают около 70% всей площади. Особое место в этом многообразии принадлежит позднепалеозойским гранитоидам, которые объединены в несколько интрузивных комплексов. Продолжительность позднепалеозойского магматического цикла по результатам U-Pb датирования цирконов, составляет 55-60 млн. лет, от 330до 275 лет назад [Цыганков, 2010]. На раннем этапе (310-275 млн. л.н.) происходило внедрение высокалиевых известково-щелочных гранитов, слагающих крупный Ангаро-Витимский батолит площадью свыше 150 тыс. км
2 . На более поздних этапах имело место полное или значительное перекрытие во времени формирования геохимически различных магматических комплексов. В частности в интервале от 305 до 285 млн. лет назад происходило внедрение известково-щелочных гранитоидов с пониженной кремнекислотностью (чивыркуйский комплекс кварцевых монцонитов, гранодиоритов) и переходных от известково-щелочных к субщелочным гранитам и кварцевым сиенитам (зазинский комплекс). На следущем этапе в интервале 285-278 млн. лет формировались породы шошонитовой серии (сиениты, монцониты, обогащенные калием габброиды нижнеселенгинского компелекса), а за ними со значительным перекрытием (281-278 млн. лет) – раннекуналейский комплекс щелочных и щелочно-полевошпатовых сиенитов и гранитов [Цыганков, 2010].
Среди разнообразных включений в интрузивных гранитоидных образованиях особый интерес представляют мелкозернистые мелнократовые шлировидные включения с магматическими структурами. Данные включения рассматривались под общим названием “автолиты ” [Holland T.H., 1900]. В литературе по ним накопилось значительное количество данных, но по поводу их генезиса существуют самые разнообразные гипотезы. Чаще всего такие включения рассматриваются в качестве ксенолитов вмещающих пород, вместе с тем, это могут быть и фрагменты субстрата из которого выплавлялись кислые магмы, могут быть и продукты ранней кристаллизации того же самого расплава, и наконец это могут быть диспиргированные “капли” раскристаллизованного базитового расплава.
Прекрасным объектом для изучения включений является Улекчинский гранитоидный плутон, в котором представлены включения различных генетических типов, плутон расположен в левобережье р. Джида (Юго-Западное Забайкалье), общая его площадь составляет не менее 13000 км2 [1].Массив, является одним из наиболее сложных и интересных в геологическом отношении магматических образований зазинского интрузивного комплекса. По результатам Rb-Sr датирования возраст массива составляет 292±12 млн. лет, при Isr 0,7050±0,0004 (MSWD=2.6) [Литвиновский, 1999].
Нами, датирование рассматриваемых пород осуществлялось локальным U-Pb методом, по цирконам (SHRIMP-RG, Стэндфордский Университет, США, определения выполнены О.В. Удоратиной), отобранным из биотитовых гранитов Улекчинского массива. Среди цирконов преобладают полупрозрачные и желтовато-розовые кристаллы с тонкой магматической зональностью. Содержание U изменяется от 102 до 1222 г/т, Th/U от 0,53 до 0,94, что характерно для цирконов магматического генезиса. Аналитические точки конкорданты в пределах эллипса ошибок, однако, 4 из 10 точек дают несколько омоложенные возраста. Исключая наиболее молодой результат, конкордантный возраст по 4 точкам составляет 298,6 ± 1,8 млн. лет, что в пределах ошибки измерения согласуется с полученными ранее Rb-Sr данными, что подтверждает принадлежность данного массива к зазинскому интрузивному комплексу.
Улекчинский массив сложен преимущественно мелкозернистыми биотитовыми гранитами (II фаза), в подчиненном количестве присутствуют сиениты и кварцевые сиениты (I фаза). В целом породы массива включают в себя массивные и порфировидные разности пород, в которых содержание SiO2 варьирует в диапазоне 57-67 мас. % (сиениты) и 69-77 мас.% (граниты), при концентрация K2O - 4-6 мас. %, что соответствует высококалиевой известково-щелочной серии. Высокая калиевая щелочность сопровождается повышенными концентрациями Rb (около 100 г/т) и Sr (в среднем около300 г/т). На диаграмме (Na+K)/Al-SiO2 составы рассматриваемых пород попадают в поля известко-щелочной и щелочной серии. По минеральному составу, описываемые породы, отвечают нормальным гранитам и сиенитам. Распределение редкоземельных элементов в гранитоидах характеризуется резким обогащением LREE относительно HREE, отношение (La/Yb)n=17-22 (для сиенитов) и (La/Yb)n=7-16 для гранитов. Также гранитоиды характеризуются высокими значениями индикаторных геохимических отношений La/Nb (1,8-2,8), La/Ta (21-56), Th/Ce (0,1-0,5), Th/Ta (11,1-58,0).
Меланократовые включения обнаружены как в гранитах, так и в кварцевых сиенитах, вместе с тем, включения наиболее характерны для сиенитов первой фазы, распространение их крайне неравномерное, от единичных включений на многие десятки или даже сотни квадратных метров, до скоплений, где их количество может составлять несколько штук на 1м2, где они могут несколько варьировать по зернистости и меланократовости. Форма включений самая разнообразная, преобладают округлые включения сферической формы, хотя встречаются удлиненные или уплощенные включения до 30-40 см. в длину, в среднем размеры включений варьируют от 10-20 см в поперечнике до микровключений распознаваемых только под микроскопом. Характер контактов с гранитоидами в большинстве случаев резкий, хотя встречаются включения, имеющие пламевидные контакты с вмещающими породами. Многие шлировидные включения имеют порфировидную структуру. Роль порфировых выделений обычно играет плагиоклаз, реже роговая обманка.
Все изученные нами включения можно разделить на две большие группы.
- Первая группа – ксеногенные включения, т.е. обломки в различной степени переработанных метаморфических (сланцы) и метасоматических (скарноиды) пород, вмещающих гранитоиды. При весьма различных размерах, они как правило имеют угловатые очертания и нередко реликты первичных структур, в связи с чем их ксеногенная природа не вызывает сомнений.
- Вторая группа – шлировидные включения (амфибол-биотит-плагиоклазовые породы), не имеющих аналогов среди вмещающих гранитоиды отложений, и в сравнении с гранитоидами характеризующиеся более мелкозернистым строением и более меланократовым составом, которые в количественном отношении резко преобладают, относительно включений первой группы.
Биотитовые сланцы – это мелкозернистые, темно-серые почти черные породы со сланцеватой структурой. Сланцы состоят из переменных количеств биотита, плагиоклаза, калиевого полевого шпата. Состав плагиоклаза в сланцах варьирует от альбита до битовнита (79,7% An), но в основном преобладают плагиоклазы олигоклаз-андезинового состава. Химический состав биотита отвечает изоморфному ряду истонит-сидерофиллит. Биотит резко отличается от биотита второй группы включений максимальным содержанием Al2O3 (21 мас.%), против 11 мас.%, при железистости 53-57%. Набор акцессорных минералов - апатит, магнетит, ильменит, ортит, шпинель и редкие зерна циркона также отличается от включений второй группы. В апатите отмечаются более низкое содержание фтора (до 4%), полное отсутствие хлора. В ильмените отмечаются примеси Zn – до 2 мас.% и Mn до 7-8 мас.%. Шпинель (Al2O3-55,5%, FeO – 36,6%) заполняет многочисленные мелкие (от 20-30 до 100 мк) интерстиции между зернами магнетита и ильменита, в ней отмечается высокое содержание цинка (4,5 мас.%), а также примеси магния и марганца.
Пироксен-волластонитовые скарны – тонко- мелкозернистые породы серого цвета, с гранобластовой структурой и массивной текстурой, состоящие из плагиоклаза (45%), пироксена (25-30%), воллостанита (30-25%) и акцессорных минералов. Пироксены относятся к изоморфному ряду диопсид-геденбергит (En24Fs25Wo50). Волластонит в основном присутствует в виде включений в пироксене или образует неправильные или мелкотаблитчатые кристаллы размером не более 0,1 мм. Акцессорные минералы - апатит, титанит, циркон, гранат, среди которых наиболее распространенными являются титанит и апатит. Гранаты относятся к альмандин-андрадит-гроссуляровому ряду, при этом содержание основных компонентов входящих в их состав варьирует очень широко: Alm 0-23.7, And 3-60, Gross 29-96.
Основными породообразующими минералами включений второй группы является плагиоклаз, биотит, амфибол, к которым иногда добавляется кварц (от единичных зерен до 5-10%). Состав включений варьирует от кварцевых монцонитов до гранодиоритов (54 -67 мас. % SiO2, 5, 2 -10,3 мас.% суммы щелочей). Состав плагиоклаза в рассматриваемых породах меняется от альбита до олигоклаза (31% An), в единичном случае встречается плагиоклаз битовнитовго состава (80% An). Калишпат характеризуются повышенным содержанием бария до 3,3 мас.%. Биотит в рассматриваемых породах принадлежит изоморфному ряду флогопит-аннит. В некоторых случаях биотит замещается хлоритом и характеризуется практически полным отсутствием фтора, лишь в единичных случаях содержание фтора доходит до 2,5% . Амфибол образует кристаллы изометричной формы, и представлен ферроэдэнитом. Наиболее распространенными акцессорными минералами являются титанит, апатит и циркон, также встречаются ортит, магнетит, единичные зерна шеелита и монацита. Апатит проявлен в виде двух генераций, а именно: редких короткотаблитчатых кристаллов, приуроченных к вкрапленникам амфибола и биотита, и множества мелких длинностолбчатых кристаллв, в основном среди выделений калиевого полевого шпата, и характеризуется повышенным содержанием фтора до 6 мас. %, и низким содержанием хлорциркона, и отсуствием фтора, лишь в единичных случаях содержание фтора доходит до а, а также высокими концентрациями Ce (до 2 мас.%) и Nd (1,15 мас.%). В шеелите отмечаются примеси молибдена до 2%.
Таким образом, анализ геохимических и минералогических особенностей включений подтверждает наличие двух генетических типов меланократовых включений: ксеногенные и амфибол-биотит-плагиоклазовые породы, последние, скорее всего, имеют магматическое происхождение - mafic magmatic enclaves [Barbarin B., 2005], так как без сомнения обладают целым рядом их важнейших свойств, и прежде всего: наличием зональных кристаллов плагиоклаза; высоким идиоморфизмом вкрапленников минералов; проявление в породах типично магматических гипидиоморфнозернистых структур. Можно сделать вывод, что данные включения, могут представлять продукты кристаллизации базитового расплава, внедрившегося в виде небольших диспергированных порций в интрузивную камеру, заполненную кремнекислым расплавом.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ-Сибирь (0805-98017), Интеграционного проекта СО РАН №37 и Лаврентьевского конкурса молодежных проектов СО РАН.
Литература:
1) Литвиновский Б.А. и др. Новые Rb-Sr данные о возрасте позднепалеозойских гранитоидов Западного Забайкалья // Геология и геофизика. 1999. т.40. № 5. С. 694-702.
2) Цыганков А.А., Литвиновский Б.А., Джань Б.М. и др. Последовательность магматических событий на позднепалеозойском этапе магматизма Забайкалья (результаты U-Pb изотопного датирования). Геология и геофизика, 2010. т.51. № 9. С. 972-994.
3) Barbarin B. Mafic magmatic enclaves and mafic rocks associated with some granitoids of the central Sierra Nevada batholith, California: nature, origin, and relations wiyh the hosts // Litnos. 2005. P. 155-177.
4) Holland N.H. The charnockite series. A group of Archean hyperstenic rocks in Peninsular India // Geol. Surv. India. 1900. V. 28.