3.4. Включения в минералах - IEM Library

advertisement
МИНЕРАЛОГИЯ Включения в минералах
1
МИНЕРАЛОГИЯ
Включения в минералах
О
Оггллааввллееннииее::
ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БОРА В РАСПЛАВЕ, ФОРМИРУЮЩЕМ ЛИТИЙФТОРИСТЫЕ РЕДКОМЕТАЛЬНЫЕ ГРАНИТЫ ....................................................................................................................... 1
О ФАКТОРАХ ОБРАЗОВАНИЯ “РАСПЛАВНЫХ” ВКЛЮЧЕНИЙ В МИНЕРАЛАХ
КРУПНОЗЕРНИСТЫХ ПОЛНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОД ............................................................................................. 2
ТИПОМОРФНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВКЛЮЧЕНИЙ В ГРАНАТЕ ........................................................................................... 3
ЗНАЧЕНИЕ КИПЕНИЯ МАГМ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ И ГЛУБИННЫХ
МАГМАТИЧЕСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ УКРАИНСКОГО ЩИТА ..................................................... 4
МИНЕРАЛЫ-СПУТНИКИ АЛМАЗОВ И ФЛЮИДНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В НИХ.................................................................... 5
ФЛЮИДНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В МИНЕРАЛАХ ТЕРВУСКИХ ГРАНИТОВ ПРИЛАДОЖЬЯ
(ЮЖНАЯ КАРЕЛИЯ) .................................................................................................................................................................... 6
ПРИРОДА ГАЗОВ В ПРОДУКТАХ ПИРОЛИЗА СИЛИКАТОВ .............................................................................................. 7
УНИКАЛЬНЫЕ “СВЕРХПЛОТНЫЕ” БИКАРБОНАТНЫЕ (СО2) ВКЛЮЧЕНИЯ В КВАРЦЕ И
ПЛАГИОКЛАЗЕ ИЗ ЧАРНОКИТОВ И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД КОНДАЛИТОВОГО ПОЯСА
КЕРАЛА (ЮЖНАЯ ИНДИЯ) ........................................................................................................................................................ 8
PRELIMINARY RESULTS OF BORON DETERMINATION IN PARENTAL MELT OF Li–F RAREMETAL GRANITES ........................................................................................................................................................................ 9
Авторский указатель: .................................................................................................................................................................... 10
ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БОРА В РАСПЛАВЕ, ФОРМИРУЮЩЕМ
ЛИТИЙ-ФТОРИСТЫЕ РЕДКОМЕТАЛЬНЫЕ ГРАНИТЫ
Баданина Е.В., 2Томас Р., 1Сырицо Л.Ф., 2Векслер И.В., 2Трамболл Р.
1
Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия,
[email protected]; 2ГеоИсследовательский Центр, г. Потсдам, Германия
1,2
1,2Badanina
E.V., 2Thomas R., 1Syritso L.F., 2Veksler I.V., 2Trumbull R.B. Preliminary results of boron determination in
parental melt of Li-F rare-metal granites (1Saint-Petersburg State University, St.-Petersburg, Russia;
2
GeoForschungsZentrum, Potsdam, Germany). We investigated composition the late-stage F-and Li-rich peraluminous
granitic liquid by remelting crystallized melt inclusions in quarz. The quarz hosts were sampled from lepidoliteamazonite-albite granite of Orlovka Ta deposit, Eastern Trans-Baikal region. Electron microprobe analyses (CAMECA
SX-50, Potsdam, Germany) of the quenched glasses showed high concentrations of B2O3 (up to 2.09 wt.%) by high
contents of F (1.34 0.43 wt.%).
При изучении расплавных включений в кварце из мелкозернистых литионит-амазонит-альбитовых гранитов
Орловского массива в Восточном Забайкалье в их составе были установлены высокие концентрации бора —
до 2,09 мас.% В2О3.
Для исследований из гранитов отбирались фенокристаллы кварца диаметром около 3 мм, содержащие
раскристаллизованные расплавные включения. Расплавные включения имели размеры от 20 до 100 мкм и
представляли собой агрегаты минералов. В качестве кристаллических фаз, формирующих агрегаты
расплавных включений, были обнаружены и проанализированы: КПШ, слюды (биотит, мусковит, литиевые
слюды), альбит, циркон, колумбит, монацит, флюорит. Набор дочерних минералов, входящих в состав
включений, повторяет породообразующие и акцессорные минералы самих литионит-амазонит-альбитовых
гранитов, свидетельствуя тем самым о кристаллизации их из расплава. Наряду с такими минеральными
агрегатами были проанализированы одиночные, в том числе мелкие (до 5 мкм) минеральные включения,
представляющие собой КПШ, альбит, слюды, апатит, монацит, флюорит и несколько высокофтористых
неидентифицированных фаз (F от 13 до 34 мас.%), по-видимому, захваченные кристаллами кварца в
твердом виде. Состав расплавов определялся в закалочных силикатных стеклах, полученных при
регомогенизации полнокристаллических расплавных включений. Чтобы предотвратить декрипитацию
включений, гомогензация проводилась под давлением 2 кбар в автоклавах внешнего нагрева с быстрой
закалкой. После нагрева включения имеют округлую, иногда удлиненную форму и при правильно
подобранных условиях эксперимента закаляются в гомогенное стекло с характерным усадочным пузырьком.
Расплавы анализировались на микроанализаторе Cameca SX-50 в Геоисследовательском Центре г. Потсдам
(Германия). На электронном микрозонде определялись следующие элементы: Si, Ti, Al, Mn, Mg, Ca, Na, K,
Rb, Cs, Sn, Sr, P, F, Cl, B. Всего было описано и проанализировано порядка 200 включений в 18 образцах
кварцев.
Общеизвестно, что для подобных объектов типичным компонентом является фтор, концентратором
которого служат породообразующие минералы — топаз и литиево-железистые слюды. Содержание фтора в
МИНЕРАЛОГИЯ Включения в минералах
2
изученных регомогенизированных и закаленных расплавных включениях в амазонитовых гранитах
составляют в среднем (для 16 образцов) — 1,34 0,43 мас.% F, бора — 1,450,40 мас.% B2O3, то есть уровни
концентрации бора и фтора в орловском расплаве практически идентичны, а в ряде случаев бор превалирует
над фтором. Наши новые данные меняют традиционные представления о составе летучих компонентов
редкометальных литий-фтористых гранитов, для которых борная минерализация обычно считается не
характерной. В чем концентрируется бор, входит ли он в состав породообразующих минералов в виде
изоморфных примесей или образует самостоятельную минеральную фазу?
Исследованиями установлено, что наиболее высокая концентрация бора устанавливается в литиевожелезистых слюдах — протолитионите и циннвальдите (до 0,94 мас.% В 2О3). Несколько меньшие
содержания В2О3 наблюдаются в КПШ (0,43 мас.%) и альбите (0,20 мас.%), присутствующих в виде
минеральных включений в кварце и в виде дочерних фаз в составе расплавных включений. В составе пород
Орловского массива впервые для литий-фтористых гранитов в качестве концентратора бора был обнаружен
специфический по облику и составу акцессорный турмалин, имеющий насыщенную синевато-зеленую
окраску. По составу этот турмалин соответствует литийсодержащей высокожелезистой разновидности
эльбаита с содержанием главных компонентов (в мас.%): SiO2 — 35,79; TiO2 — 0,05; Al2O3 — 34,87; FeO —
5,97; ZnO — 1,05; MnO — 1,35; MgO — 0,23; CaO — 0,05; Na2O — 2,70; K2O — 0,12; Li2O — 1,18; Rb2O —
0,001; F—1,6. При расчете на 6 атомов кремния кристаллохимическая формула минерала соответствует:
(Na0,88K0,03)0,91(Al0,89Fe0,84Li0,80Mn0,19Zn0,13Mg0,06)2,91Al6(Si6O18)(BO3)3(OH2,97F0,85)3,82, параметры э.я.
a0=15,9190,005Å, c0=7,1290,002Å. Геохимической особенностью состава этого минерала является высокое
содержание фтора (1,6 мас.% F) и цинка (1,05 мас.% ZnO). В пределах Орловского массива эльбаит образует
тонкокристаллическую рассеяную вкрапленность в составе лепидолит-амазонит-альбитовой разновидности
гранитов, сопоставимую по размеру с рудной минерализацией (до 0,0n мм), и лишь в зоне эндоконтакта он
образует довольно крупные сноповидные агрегаты до 3 см в длину 1. Предварительный расчет баланса
распределения бора при условии, что содержание бора в идентичных породах и включениях аналогичны,
показывает, что доля концентрации бора в этом минерале незначительна и основная масса его содержится в
породообразующих минералах-носителях — литиево-железистых слюдах, КПШ и альбите.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований
(проект № 01-05-64985), Немецкого Исследовательского общества (DFG) и Немецкой Академической
Службы Обменов (DAAD).
Литература: 1. Баданина Е.В., и др. Первая находка литиевого турмалина-эльбаита в литий-фтористых
амазонитовых гранитах // В сб.: Минералогические музеи в XXI веке. СПб, 2000. С. 12.
О ФАКТОРАХ ОБРАЗОВАНИЯ “РАСПЛАВНЫХ” ВКЛЮЧЕНИЙ
В МИНЕРАЛАХ КРУПНОЗЕРНИСТЫХ ПОЛНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОД
Возняк Д.К., 1,3Павлишин В.И.
1
ИГМР НАН Украины, г.Киев, Украина;
2
ИПФ НАН Украины, г.Сумы, Украина; 3КНУ, г.Киев, Украина
1,2
D.K., 1,3Pavlishin V.I. About factors of formation of “melting” inclusions in minerals of coarse-grained
fullcrystaline rocks (1IGMOF NAS of Ukraine, Kiev, Ukraine, 2APhI NAS of Ukraine, Sumy, Ukraine, 3KNU, Kiev,
Ukraine). The imposition of high thermobarical flows of fluid CO2 (1240C, 8,8kbar) on the fullcrystaline coarsegrained rocks from different regions of the Ukrainian Shield is discovered. It causes the melting and decrepitation of
inclusions of gold and pyrrotin and the formation of three immisible melts — sulfide, carbonate and silicate (for the first
time it is determinated for natural objects).
1,2Voznyak
Многочисленные находки включений стекла в минералах эффузивных пород, даек, штоков,
эндоконтактовых зон гипабиссальных пород, метеоритных кратеров свидетельствуют о большой скорости
их остывания. Однако такие включения иногда встречаются и в минералах крупнозернистых
полнокристаллических пород. На первый взгляд такая ситуация выглядит противоречивой. Ликвидировать
причину этой конфликтности может эффект наложения на полнокристаллическую породу более молодого
по возрасту фактора появления в ней магматического (-их) расплава (-ов). Функцию такого фактора в
породах тектонически активных регионов Украинского щита (УЩ) выполняют высокотермобарические
потоки жидкого СО2, которые благодаря своей малой вязкости легко пронизывают по трещинам
кристаллическую породу. Двигаясь с большой скоростью, эти флюидные потоки прогревают
околотрещинное вещество, выборочно расплавляя некоторые из его минералов. Нагретая до высоких
температур небольшая масса породы быстро остывает, а законсервированные во включениях расплавы либо
раскристаллизовываются (металл, сульфид, карбонат), либо сохраняются в виде стекла.
В кварце полнокристаллических пород различных геоблоков УЩ зафиксированы вторичные включения,
захватившие расплавы золота (1), сульфида (2), карбоната (3) и стекла (4).
1. Включения самородного золота 992 пробы в кварце Майского золоторудного месторождения
(Днестровско-Бугский блок УЩ) при 1112С и 8,2 кбар плавятся и растрескиваются. В последующем
МИНЕРАЛОГИЯ Включения в минералах
3
образуются характерные клиновидные залеченные трещины с каплеобразными дочерними включениями
золота, иногда с фазой жидкого СО2 плотностью 1,02–1,03 г/см3 (включения гетерогенного захвата). Такие
включения использованы для определения РТ-параметров потоков жидкого СО2, вызвавшего плавление и
растрескивание золота [1,3].
В поле распространения петалитовых пегматитов (западная часть Кировоградского блока УЩ) в
апоскарновых кварцитах обнаружены синхронные каплеобразные включения пирротина, карбоната и
силикатного стекла, свидетельствующие о их захвате в виде расплавов [2,3].
2. Пирротиновые включения в кварце плавятся и растрескиваются, образуя вокруг себя ореол мелких и
субмикроскопических дочерних включений. Если трещины с включениями жидкого СО 2 (=0,90–1,04 г/см3)
рассекают пирротиновые зерна, то пирротин в трещине образует каплеобразные неправильные выделения,
иногда многочисленные, размер отдельных включений которых достигает 0,20–0,25 мм.
3. Каплеобразные вторичные включения карбонатов, захваченные в виде расплавов, приурочены к
трещинам с включениями СО2, которые секут зерна салита. Их образование осуществлялось по схеме:
Ca(Mg,Fe)2Si2O6+2CO2CaCO3(Mg,Fe)CO3+2SiO2. Следует подчеркнуть, что флюидные включения,
прилипшие к каплеобразному карбонатному веществу, отличаются повышенным содержанием N2 (48–66%
от массы раствора СО2+N2) [2].
В залеченных трещинах каплеобразные, овальные включения стекла всегда ассоциируют с
пирротиновыми и иногда карбонатными выделениями. Силикатные включения стекла оптически
изотропные, бесцветные или желтовато-бурые, отличаются высокой отражательной способностью. Важной
особенностью их химического состава является большое содержание серы, наличие FeO, Na2O, K2O и почти
полное отсутствие других компонентов (табл.). Наблюдаются непосредственные контакты сульфидной и
карбонатной фаз со стеклом.
Таблица
Химический состав включений силикатного стекла (мас.%)
Chemical composition of inclusions of silicate glass (wt.%)
№
1
2
SiO2
47,74
29,56
TiO2
0,00
0,00
Al2O3
0,00
0,00
FeO
9,42
9,29
MgO
0,00
0,38
MnO
0,16
0,07
CaO
0,04
0,10
Na2O
1,48
4,21
K2O
0,00
0,92
SO2
36,87
43,51

95,7
88,04
Таким образом, установлено, что сосуществующие сульфидный, карбонатный и силикатный расплавы
образовались вследствие взаимодействия высокотермобарических потоков жидкого СО 2 (1200С и
8,7 бар) с вмещающими пегматиты метаморфическими породами. Подтверждена возможность
возникновения таким способом магматических карбонатных пород, не имеющих резких интрузивных
контактов с вмещающими их породами.
В цирконе сиенит-пегматитов Азовского цирконий-редкоземельного месторождения (Приазовский блок
УЩ) обнаружены первичные растресканные включения стекла. Причина их образования — локальный
прогрев породы до высоких температур.
Литература: 1. Voznyak D.K., Bondarenko S.M., S’omka V.O. Occurrences of highly thermobaric flows of СО2 upon
formation of the Maiske gold deposit (Ukrainian Shield) // Dopovidi NAS of Ukraine, 2000. №7. Р. 131–134. 2. Voznyak D.K.,
Bugaenko V.N., Galaburda Yu.A. et al. Peculiarities of the Mineral Composition and Conditions of Formation of Rare-Metal
Pegmatites in the Western Part of the Kirovograd Block (the Ukrainian Shield) // Mineral. Journ.(Ukraine), 2000. №1. Р.21–41
(in Ukrainian). 3. Voznyak D.K., Pavlishin V.I. Highthermodynamic Flows of Liquid CO2 and Their Role in Mineral Formation
(Exemlified by the Ukrainian Shield) //Mineral. Journ.(Ukraine), 2001. №4. Р .12–18 (in Ukrainian).
ТИПОМОРФНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВКЛЮЧЕНИЙ В ГРАНАТЕ
Еремина Е.В., Михайлов В.В., Пономарева Н.И.
СПбГУ, Санкт-Петербург, [email protected]
Eremina E.V, Mihailov V.V., Ponomareva N.I. Features of garnet inclusions (St. Petersburg, St. Petersburg State
University). This work is a result of investigations of red garnets: pyrope and almandine. It was found that inclusions of
garnet from magmatic and methamorphic rocks are distinct. Garnet from kimberlites has inclusions of rutile, magnetite,
and zircon. Pyrope from basalts has inclusions of monazite, rutile and zircon. Almandine from methamorphic rocks and
granite pegmatites has inclusions of rutile, biotite, magnetite, zircon, sillimanite.
Как известно, включения являются важным источником информации о происхождении минерала.
Настоящее сообщение представляет собой результат обобщения исследований авторов и литературных
данных. Посвящено оно морфлогическим особенностям включений в пиропе и альмандине из
магматических, метаморфических пород и гранитных пегматитов.
Пироп из кимберлитов (Трубка Мир, Якутия; кимберлиты Южной Африки) представлен фиолетовокрасными и оранжево-красными зернами. Микроскопические исследования их показали, что первые
практически не содержат минеральных включений. Более поздний пироп, имеющий оранжево-красный цвет
и более крупные размеры, характеризуется постоянным присутствием в виде включений черного рутила
МИНЕРАЛОГИЯ Включения в минералах
4
(нигрина), образующего грубую сагенитовую решетку. Состав включений определен микрозондовым
анализом. Гранат из кимберлитов Южной Африки также содержит ориентированные тонкие включения
рутила и многочисленные дипирамидальные включения анатаза. Для пиропа из базальтовых эруптивных
брекчий (Чехия) характерно присутствие спутанно-волокнистых включений рутила, концы отдельных
волокон иногда приобретают характерную огранку. По мимо этого, в пиропе наблюдались включения
идиоморфных кристаллов монацита, окруженных плеохроичными двориками.
Для альмандина из метаморфических пород (месторождение Кительское, Карелия) и из гранитных
пегматитов (слюдоносные пегматиты Чупино-Лоухского района) характерно присутствие в виде включений
коротких иголочек рутила, циркона, биотита, силлиманита, магнетита.
Работа проводится при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований:
гранты 01-07-90293 и 02-05-64554.
ЗНАЧЕНИЕ КИПЕНИЯ МАГМ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ
И ГЛУБИННЫХ МАГМАТИЧЕСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
НА ТЕРРИТОРИИ УКРАИНСКОГО ЩИТА
Зинчук Н.Н., 2Пизнюр А.В.
г. Мирный, Россия, [email protected];
2
ЛНУ им.Ивана Франко, г.Львов, Украина, [email protected]
1
1
1Zinchuk
N.N, 2Pizniur A.V. Magmas boiling importance by formation surfaces and deep magmatic deposits on
ukrainian shield (1Mirny, Russia;2Ivan Franko National University of Lviv, Ukraine). Phenomenon’s of the mineralforming fluids effervescence are acknowledged by numerous native and foreign scientists. A lot of scientific works
concern with molybdenum, tungsten, gold-bearing and polymetallic deposits. Effervescence phenomenon can be fixed
with a help of postmagmatic deposits inclusions indicating on this process. Least of all data onc can find for deep-seated
rocks and minerals. At the same time theoretical elaborations cited in the paper testify about the great depth about 150–
200 km where diamonds are conceived. Processes of the mineral formation in endogenous conditions are connected with
effervescence phenomenon of the mineral-forming fluids as stimulus for its formation.
Наиболее богатым и ценным минералогическим музеем являются недра земли. Большой интерес
представляют приповерхностные магматические (Коростенские пегматиты) и глубинные магматические
(алмазоносные кимберлиты).
По форме рудных тел Коростенские пегматиты, в основном, относятся к камерному типу
(занорышевые). Они размещены в гранитах, образуя полосу вдоль прежде сформированных габбролабрадоритов. В этой полосе пегматиты имеют вид штоков разных размеров, которые пространственно
находятся будто под габбро-лабрадоритовым экраном. Здесь в отдельных камерах накапливалась остаточная
магма, обогащенная летучими компонентами и солями, благодаря чему магма могла охлаждаться до
сравнительно низких температур. Пегматитовые тела имеют зональное строение: вмещающие граниты —
графическая зона — пегматоидная зона — зона полевых шпатов — зона массивного кварца — зона
свободного роста кристаллов (ядро). Перед формированием каждой зоны и во время кристаллизации в них
минералов происходили флюктуации температур и давлений. В общем случае схема их образования
выглядит следующим образом: 1) закипание магмы — образование графической зоны; 2) закипание магмы
— образование пегматоидной зоны; 3) закипание магмы — образование полевошпатовой зоны; 4) закипание
флюида — образование зоны массивного кварца; 5) неоднократное кипение флюида — образование
минералов разновременных генераций в камерах свободного роста кристаллов.
Особенно детально изучены флюктуации температуры и давления при образовании массивного кварца и
минералов в камере свободного роста [1]. По данным В.А. Калюжного, сначала образовался блочный кварц
(700–600С), позже более поздний кварц, выше и ниже температуры инверсии α-β кварца — 573С, которая
при высоких давлениях достигает 570–620С. Выше температуры 573С возник “сотовый” кварц, а ниже
этой температуры формировался полосатый кварц. За ним — ледниковый, дымчатый кварц, морион, топаз.
В то время система уже была открытой. В ней проявлялись периоды флюктуации температуры и давления.
Это явление фиксируется растрескиванием включений в морионе, что указывает на приток более
высокотемпературных флюидов чем те, которые были зафиксированы в морионе. Из этих более
высокотемпературных флюидов возник более поздний бесцветный кварц регенерации, который содержит
удлиненные (характерные для топаза) включения с углекислотой [1, с.76]. Явления кипения флюидов,
зафиксированные В.А. Калюжним, следующие: в топазе — начало кипения при 350–345С, конец — при
380,5–357С; в кварце — начало 380–360С, конец — 387–367С.
Если Коростенские пегматиты уже являются фактом их существования, то образование алмазов в
недрах Украинского щита еще нужно доказать. Доказательствами могут быть следующие данные:
1) геологические; 2) петрохимические; 3) термобарические.
Имеются данные [2] о том, что мощные толщи, где могли формироваться алмазы, возникли в
протерозое, когда уже существовали зоны субдукции, по которым могли затягиваться континентальные
МИНЕРАЛОГИЯ Включения в минералах
5
плиты. В архее континентальная кора еще была маломощной (70–80 км). На конец раннего протерозоя
мощность континентальных плит под архейскими кратонами была уже достаточной для формирования
расплавов алмазоносных пород. Геологические данные свидетельствуют о том, что алмазоносные
кимберлиты встречаются лишь на древних континентальных щитах архейского возраста. Поэтому на
территории Украинского щита необходимо обнаружить зону субдукции, по которой затягивались
континентальные плиты, изобилующие органикой.
Кимберлиты и лампроиты (по данным О.А. Богатикова) имеют специфические геохимические
особенности. Эти породы обогащены летучими (водой, углекислым газом, иногда сложными
углеводородами) и литофильными элементами — титаном, калием, фосфором и др. В кимберлитах
содержится углерода в 150, фосфора — в 25, калия — в 27, урана — в 120, тория — в 2300 раз больше по
отношению к кларкам. В мантии содержание СО2 около 110 г/т, воды — меньше 0,05%, а в кимберлитах их
содержание выше в 300–650 и 120–370 раз соответственно. В минералах кимберлитов и в алмазах часто
встречаются включения углеводородов, спиртов и более сложных органических соединений.
Лампроиты характеризуются высокими содержаниями калия (до 7–10 мас. %), рубидия (до 300–500 г/т),
бария (до 5000–10 000 г/т), стронция (до 1000–4000 г/т), лантана (до 300–500 г/т), церия (до 600–1000 г/т).
Ураном и торием они обогащены в сравнении с мантией соответственно в 400–4000 и 1700–20 000 раз,
углеродом в 20–600 и водой в 25–70 раз. Все это свидетельствует о том, что источником этих элементов
была земная кора и, в первую очередь, осадочная оболочка земли.
Таким образом, комплекс алмазоносных пород формировался около 2 млрд. лет назад. В это время на
океаническом дне накопились породы насыщенные органикой, карбонатами, илом. Они затягивались по
зонам субдукции на глубину 150–220 км и лишь тогда выплавлялось мантийное вещество.
Термобарические данные указывают на то, что растворимость силикатных компонентов при давлении
20 кбар очень высокая. С достижением глубины 120–150 км и повышением давления до 20 кбар взаимная
растворимость летучих в расплаве, и силикатных компонентов во флюиде сильно возрастает и может
достичь критических соотношений в системе с формированием надкритической флюидно-силикатной фазы
при Р=40 кбар и Т=1400С. Эта фаза неоднократно должна была вскипать (в результате чего зарождались
алмазы) на разных уровнях и формировать флюидизиты, которые поднимались вверх, обкатывали
захваченные в них обломки и формировали кимберлитовые трубки, которые мы наблюдаем на современной
поверхности месторождений алмазов в кимберлитах.
Литература: 1. Калюжний В.А. Основые учения в минералообразующих флюидах // К.: Наук. думка, 1982. 258с.
2. Сорокин О.Г., Соболев Р.М., Старостин В.Н. Образование кимберлитов и связанных с ними месторождений алмазов
// Сб. Алмазы и алмазоносность Тимано-Уральского региона. Геопринт, Сыктывкар, 2001. С.192–193.
МИНЕРАЛЫ-СПУТНИКИ АЛМАЗОВ И ФЛЮИДНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В НИХ
Зинчук Н.Н., 2Пизнюр А.В.
1
г. Мирный, Россия,[email protected];
2
ЛНУ им.Ивана Франко, г. Львов, Украина, [email protected]
1
1Zinchuk
N.N, 2Pizniur A.V. Indicator minerals of diamonds and fluid inclusions in their (1Mirny, Russia;2Ivan Franko
National University of Lviv, Ukraine). External forms of the diamonds and its accessories testify about their growth way.
Diamonds and its accessories “transport-agents” ascent realize by fluidizates and is accompanied by boiling of the
magmafluidal mixture.
Главнейшими минералами-спутниками алмаза, имеющимися в нашей коллекции, являются оливин,
пироксен, гранат, пикроильменит, хромит. Они находятся в шлихах и в нераздробленных кимберлитовых
породах. Их ценность заключается в том, что они служат поисковыми признаками на алмазы и прекрасными
объектами для исследований. Все они содержат мельчайшие капли вещества из которого возникли. Изучить
эти вещества — значит узнать природу флюида, породившего алмазы, и состояние мантии.
Более прямые свидетели алмазообразования отсутствуют. О мантийном алмазе мы можем судить только
косвенно. Даже суждения о кристаллобразующей среде высказываются на основе формы кристаллов. Из
этого извлекаем косвенные данные об условиях роста и механизме роста. Например, по внешней форме
кристаллов алмаза судят о способе и о механизме его формирования: мантийного, “корового”, ударнометаморфогенного и конденсационного [1]. Формы роста мантийного алмаза менялись на отдельных этапах
внедрения кимберлитовых и лампроитовых магм — от слоистой через тестовато-волокнистую до
параллельноблочной. Рост кристаллов, вероятно, происходил в условиях быстрой кристаллизации, так как
только в таком случае возможен захват многочисленных примесей, твердых и жидких органических
включений, которыми столь богат алмаз. По этим же признакам следует допускать ксеногенное
происхождение алмазов, т.е. источником их были переплавленные эклогиты, перидотиты, лампроиты и
затянутые под кору по зонам субдукции континентальные породы, обогащенные органикой. Транспортером
алмазов была магмо-флюидная смесь или так называемые флюидизиты. Поскольку эпох кимберлитового
вулканизма на полях распространения алмазоносных трубок было несколько, то коллекторы алмазоносных
6
МИНЕРАЛОГИЯ Включения в минералах
россыпей могут размещаться на разных уровнях. По данным Н.А. Шило [2], на территории Сибирской
платформы таких эпох было пять: позднеордовский (440 млн. лет), позднесилурийский (408 млн. лет),
позднедевонский (351 млн. лет), пермотриасовый (221 млн. лет), позднеюрский (150 млн. лет). На
территории ЮАР — три (140–120–90–80 млн. лет). Возраст единственной кимберлитовой трубки Маджгван
в Индии превышает миллиард (940–1067 млн. лет).
Подъем флюидизитов, как правило, сопровождался вскипанием магмо-флюидной смеси. Явления
вскипания фиксируются находками соответствующих флюидных включений в минералах-спутниках алмаза.
Такие включения представлены твердо-расплавленными и газово-флюидными, их гомогенизация
происходит при одной и той же температуре вскипания (иногда растянутой во времени). Вскипание
алмазоносных магм предшествовало каждому этапу взрывного выброса больших масс кимберлитового
расплава и оно, вероятно, является причиной пересыщения алмазообразующей среды и формирования
многочисленных зародышей алмаза и его спутников.
Для роста мантийного алмаза статическими давлениями и температурами являются Р=4–6 ГПА и
Т=1000–500С. Этот алмаз имеет три основные габитусные формы — плоскогранные, полуокруглые и
округлые. Они свидетельствуют о степени его преобразования при этапах вскипания алмазоносных
флюидов. Такие же изменения претерпевают спутники алмаза. Изменения эти объясняются явлениями
вскипания и их изучение является очень ответственным и поможет разрешить многие спорные и неясные
вопросы в алмазообразовании.
Литература: 1. Квасница В.Н., Зинчук Н.Н., Коптиль В.И. Типоморфизм микрокристаллов алмаза М.: Недра, 1999.
224 с. 2. Шило Н.А. Учение о россыпях М: Академия Горных Наук, 2000. 631с.
ФЛЮИДНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В МИНЕРАЛАХ
ТЕРВУСКИХ ГРАНИТОВ ПРИЛАДОЖЬЯ (ЮЖНАЯ КАРЕЛИЯ)
Кузьмина Е.В.
СПбГУ, ИГГД РАН, г.Санкт-Петербург, Россия. e-mail: [email protected]
Kuzmina E.V. Fluid inclusions in minerals of Tervus granites, Ladoga region, South Karelia (SPbStU, IPGG RAS,
Saint-Petersburg, Russia). The work deals with fluid inclusions, which were investigated in 9 samples (quartz,
plagioclase) collected across Tervus pluton's body. Three groups of rocks have been distinguished based on their fluid
contents. First group represents all types of fluid inclusions and has the highest fluid enrichment. Second group
characterized by planar gas-liquid and single phase inclusions (fluid enrichment high or low), and third group
characterized by middle fluid enrichment.
Изучены флюидные включения в минералах тервуских гранитов (преимущественно в кварце, плагиоклазе:
всего 9 образцов), отобранных по всей площади тервуской интрузии. Найдены определенные отличия в
распространенности и в составе фаз включений, установлено также, что они поддаются ранжированию по
величине флюидонасыщенности. Выделено три группы пород в пределах интрузива: 1-ая группа содержит
все типы включений и характеризуется очень высокой флюидонасыщенностью (т.е. при просмотре
пластинки при 10-ти кратном увеличении объектива и наблюдении в среднем за пятью зернами
светлоокрашенного минерала, хорошо видны разнофазовые и разного размера включения), 2-ая группа
пород — с планарными газово-жидкими и однофазными включениями (флюидонасыщенность высокая и
низкая), 3-я группа — с газово-жидкими, однофазными включения, как планарными и кластерными, так и
единичными — характеризуется средней флюидонасыщенностью. Во всех породах обнаружены включения
Н2О, СО2 и других (в т.ч. смешанных) типов.
Наиболее флюидонасыщенные образцы (группа I) содержат максимальное количество разнообразных по
фазовому состоянию включений. Наиболее широко развиты газово-жидкие, кристалло-флюидные
включения с газовым пузырьком, однофазные планарные включения, размером около 10 мкм. Присутствуют
планарные включения газово-жидкого и однофазного состава, размером 10–30 мкм, с газовой фазой 10–90%
или только газово-жидкого состава, размером 20 мкм, с газовым пузырьком 10–30% (в Pl). В плагиоклазе
встречаются группы кластерных газово-жидких включений, размером 10–40 мкм, газовая фаза — 5–20%. В
некоторых образцах распространены единичные газово-жидкие бесформенные включения с крупной
газовой фазой, в зернах кварца расположены несколько генераций включений: планарные газово-жидкие и
однофазные, проходящие через весь кристалл (размер меньше 10 мкм), рядом с ними расположены
единичные газово-жидкие включения (размер 30 мкм).
Другая выделяемая группа (II) содержит, в основном, планарные газово-жидкие и однофазные
включения, размером 5–20 мкм, с газовой фазой 10% (иногда в виде СО2). Флюидонасыщенность разная —
от очень высокой до низкой.
Третья выделяемая группа представлена газово-жидкими, однофазными включениями, встречающимися
в виде планарных, единичных и кластерных образований. Флюидносыщенность в этих образцах невысокая.
Размер включений около 10–30 мкм, газовая фаза занимает разный объем — от 10 до 90%, иногда
представлена СО2.
МИНЕРАЛОГИЯ Включения в минералах
7
В целом необходимо отметить наличие максимального количества разнообразных включений в группе I,
с очень высокой флюидонасыщенностью, где обнаружены планарные однофазные, газово-жидкие (газовая
фаза до 90%), кристалло-флюидные включения, а также единичные и кластерные — газово-жидкие. В
группе III с однофазными и газово-жидкими включениями (единичными, кластерными и планарными)
флюидонасыщенность средняя. А в группе II, с планарными газово-жидкими и однофазными включениями
флюидонасыщенность разного порядка.
ПРИРОДА ГАЗОВ В ПРОДУКТАХ ПИРОЛИЗА СИЛИКАТОВ
Кульчицкая А.А., 1,2Возняк Д.К., 1,3Павлишин В.И., 1,2Галабурда Ю.А.
1
ИГМР НАН, г. Киев, Украина;
2
ИПФ НАН, г. Сумы, Украина, [email protected]; 3КНУ, г. Киев, Украина
1,2
A.A., 1,2Voznyak D.K., 1,3Pavlyshyn V.I., 1,2Galaburda Yu.A. Тhe nature of gases in the pyrolysis products
of silicate minerals (1IGMOF NAS, Kyiv, Ukraine; 2APhI NAS, Sumy, Ukraine, [email protected]; 3KNU, Kyiv,
Ukraine). The composition of gas products of heated minerals, consisting of volatile compounds, which are formed as a
result of the pyrolysis of chemical complexes (with ОН–, СО– and СО3–, СН3– and NН4– groups), of physically desorbed
molecules and gas of fluid inclusions, is a typical peculiarity of the mineral complex.
1,2Kulchitskaya
Наилучшим образом реконструировать флюидный режим минералообразования позволяют флюидные
включения. Ограниченное распространение информативных индивидуальных включений привлекло
внимание термобарогеохимиков к валовому составу газа, выделяющегося вследствие нагревания минерала,
который, однако, не тождественен составу флюидных включений. Компоненты газовой смеси,
образующейся при нагревании, имеют разную природу: а) молекулярные соединения, которые
удерживались в открытых порах минерала слабыми электрическими зарядами (физически сорбированные
газы); молекулярные соединения из закрытых пор (продукты декрепитации флюидных включений); в)
группы и комплексы с летучими элементами, способные диссоциировать при нагревании с образованием
летучих молекулярных соединений (собственно продукты пиролиза). Группы с летучими элементами (ОН–,
СО3–, S–) могут быть конституционной составляющей минерала или минеральных включений в нем, а также
удерживаться химическими связями (быть хемосорбированными) на поверхности зерен или внутренних
дефектов.
С момента ввода в действие в 1990 г. оригинальной установки для хроматографического анализа
авторами накоплен значительный объем материала по составу газообразных продуктов пиролиза минералов
от 50 до 1050С [1, 2, 3 и др.]. Наиболее изученными с этой точки зрения оказались силикаты, как наиболее
распространенные породообразующие минералы. Методика поэтапного отбора и определения состава
пиролизного газа через 200С позволила до некоторой степени разграничивать газы разного происхождения.
Так, выделение физически сорбированных газов редко выходит за рамки первого температурного интервала
(50–250С), максимум выделения продуктов декрепитации совпадает со вторым (250–450С), собственно
продукты пиролиза доминируют в четвертом (650–850С) и пятом (850–1050С). Продукты третьего
интервала (450–650С) пополняются и флюидами мелких включений, и дехемосорбированными
компонентами.
Более детальный отбор продуктов (через 50 и даже 25С) позволил построить спектры дискретного
выделения отдельных компонентов в зависимости от температуры. Наблюдаемая четкая синхронность
выделения некоторых летучих соединений указывает на их общий источник и таким образом на
предполагаемый состав распавшихся групп или комплексов, а температура их диссоциации — на катион,
который их удерживает. Таким образом удалось доказать, что глауконит содержит карбонатные группы,
хемосорбированные каждым 20–40 поверхностным атомом Fe+3, что служит вероятной причиной развитой
поверхности зерен. Зафиксировано также наличие СО–, СН3–, СnHm и азотсодержащих групп.
Были поставлены специальные опыты по выявлению источника метана и других углеводородов в
продуктах пиролиза силикатов. Доля метана относительно массы минерала колеблется в пределах 0,000001–
0,008500%, увеличиваясь в ряду кварц–полевой шпат–амфибол–слюда–белый опал–черный опал.
Тонкозернистые разновидности минералов генерируют больше метана, чем крупнокристаллические, тонкие
фракции — больше чем крупные. После хранения прогретых проб метан частично регенерируется. Не
отрицая существования, в частности в черных опалах, возможных включений твердых углеводородов, был
сделан вывод о наличии в кремнийсодержащих минералах специфических центров, на которых сорбируются
метильные и более сложные органические группы. Десорбция метильных групп достигает максимума
между 450 и 650С, тогда как молекулярный метан из включений выделяется между 250 и 450С и даже до
250С, что позволяет уверенно диагностировать наличие метана в составе флюидных включений. Выявлена
слабая положительная корреляция между количеством центров с метильными группами и содержанием
метана в флюидных включениях.
Применяемая методика позволила получить новые данные о распределении азота в минералах.
Надежная герметичность подсоединения (подсос воздуха 1–3 мкл/мин) обеспечивает высокую
МИНЕРАЛОГИЯ Включения в минералах
8
чувствительность прибора относительно молекулярного азота. Обнаружено три генетических типа этого
газа: а) сорбированный из воздуха (выделяется синхронно с кислородом и физически сорбированной водой
в первом температурном интервале); б) законсервированный в флюидных включениях (выделяется во
втором интервале, по мере измельчения пробы его количество уменьшается); 3) образованный вследствие
пиролиза азотсодержащих групп (аммонийная группа только одна из них, больше всего его образуется в
пятом температурном интервале и, судя по незавершенности максимума до 1050оС, это не предел). Обычно
содержание химически связанного азота в силикатных минералах колеблется на уровне 10 –6–10–4, но в
отдельных случаях может достигать 10–2. Особенно обогащены хемосорбированным азотом некоторые
эндогенные неполнокристаллические образования. Корреляция между молекулярным и хемосорбированным
азотом отсутствует или слабо отрицательная. В продуктах пиролиза фиксируются также оксиды азота, но
количество их не столь значительно.
Поэтапное определение состава пиролизного газа предоставило новые сведения об ОН-группах. В
процессе пиролиза они пополняют газовую смесь водой и водородом. Морфологические разновидности
белого опала из одной миндалины, которые практически идентичны по составу нелетучих примесей,
кардинально различаются по составу летучих, в том числе воды и водорода. Пиролизные продукты опалов
на десятичный порядок отличаются по содержанию водорода и почти на два порядка по соотношению
Н2О/Н2. Такой эффект закономерен для всех миндалин зонального строения. Предполагается, что причина
состоит в кислотно-оснóвных свойствах ОН-групп расслоившегося силиката.
Банк данных, которым мы располагаем, свидетельствует об информативности продуктов нагревания
минералов не только в плане характеристики флюидов включений. Несмотря на значительное колебание
состава пиролизного газа, вызванное неравномерным распределением флюидных включений и
хемосорбированных примесей (среднее отклонение содержания отдельных компонентов 25–100%),
соотношение компонентов в пиролизной смеси является типоморфным признаком минерала для данного
минерального комплекса. Такая стабильность может быть следствием только взаимосвязанности состава
летучих примесей и РТ-параметров минералообразования.
Литература: 1. Kulchitskaya A.A. et al. The Nature of Carbon Compounds in Opal // Mineral. Journ., 1997. № 1. Р.18–37
(in Ukrainian). 2. Kulchitskaya A.A., Tsyon O.V., Fenoshin U.I. The Nature of Carbon Compounds in Glauconite // Min. J., 1998.
№ 5. Р.34–45 (in Ukrainian). 3. Kulchitskaya A.A et al. Volatile Elements in Viened Quartz of Ukraine // Mineral. Journ., 2000.
№ 4. Р. 19–30 (in Ukrainian).
УНИКАЛЬНЫЕ “СВЕРХПЛОТНЫЕ” БИКАРБОНАТНЫЕ (СО2) ВКЛЮЧЕНИЯ
В КВАРЦЕ И ПЛАГИОКЛАЗЕ ИЗ ЧАРНОКИТОВ И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД
КОНДАЛИТОВОГО ПОЯСА КЕРАЛА (ЮЖНАЯ ИНДИЯ)
Фонарев В.И., 2Васюкова О.В, 3Филимонов М.Б., 4Сантош М.
Институт Экспериментальной минералогии (ИЭМ), г. Черноголовка Московской области,
Россия, [email protected]; 2 [email protected]; [email protected]; 4Department of Natural
Environmental Science, Kochi University, Akebono-cho 2-5-1, Kochi 780–8520, Japan
1
V.I., 2Vasiukova O.V., 3Filimonov M.B., 4Santosh M. Unique «superdence» bicarbonate (СО2) inclusions in
quartz and plagioclase from charnokites and host rocks the Kerala Khondalite belt, Soutthern India (1,2,3Institute of
Experimental Mineralogy (IEM), Chernogolovka Moscow region, Russia; 4Department of Natural Environmental
Science, Kochi University, Japan). The Kerala Khondalite belt, southern India, records evidence for three distinct stages
of metamorphic evolution during the orogeny (the peak metamorphism, formation of charnockites and the further
exhumation of rocks in condition of tectono-termal activization). Studying of fluid inclusions from charnockites and host
rocks (Bi-Grt gneisses) of this region has shown the following results. Fluid inclusions are mostly represented by CO 2rich varieties, in some cases with trace admixture of other gases. Aqueous inclusions are markedly more rare. Several
generations of carbonic inclusions occur in the charnockites and host rocks. For the first time in rocks of this region are
found out superdense CO2 — rich inclusions with temperatures of homogenization —21.9/–15.6ºC and
–0.956
g/cm3 with content of an admixture of nitrogen in most dense of these inclusions 4.6–6.2 mol. % and considerably raises
as a result of them posttrapped evolutions. Formation of these inclusions occurred at low temperature (300 oC) at the stage
of subisobaric cooling of the rocks.
1Fonarev
При изучении флюидных включений из чарнокитов и вмещающих их биотит-гранатовых гнейсов
Кондалитового пояса Керала (Ю. Индия) было установлено, что включения представлены главным образом
углекислотой, обычно с примесью N2, концентрация которого варьирует в широких пределах от
практически полного его отсутствия (0–2 мол. %) до 10–13 и даже 24–26 мол.%. Значительно реже
встречены низкоконцентрированные водно-солевые включения (Tm от 9,6 до 0,2С), а в единичных случаях
— трехфазовые (H2O+CO2) включения. С использованием ряда текстурных признаков выделены генерации
углекислотных включений, различающиеся плотностью флюида и относящиеся к различным
метаморфическим событиям в регионе: (FL I)  = 0,62–0,842 г/см3, Th =1,1–19,3С; (FL II)  ≤ 0,956 г/см3,
Th= – 21,9 до ~ –7,3C; (FL III) ≤0,55–0,59 г/см3; Th=18,5 – 26,8С.
МИНЕРАЛОГИЯ Включения в минералах
9
Впервые в кварце и плагиоклазе пород этого региона обнаружены “сверхплотные” углекислотные
включения с температурами гомогенизации –21,9…–15,6 (C) и  = 0,864–0,956 г/см3. Содержание примеси
азота в наиболее плотных из этих включений составляет 4,6–6,2 мол.% и значительно повышается в
результате их постзахватной эволюции.
В кварце — это мелкие округлые, удлиненно-овальные или каплевидные включения, плоские светлые
или темные. Реже встречаются более крупные (10 мкм и более) объемные разновидности с четкими
границами, имеющие иногда форму негативного кристалла. Включения в плагиоклазе относительно мелкие
плоские светлые или иногда — более крупные темные с формой негативного кристалла. Чаще всего имеют
призматическую и субпризматическую форму, обычно с четкими и ровными границами. Реже встречаются
скопления мелких округлых или удлиненно-овальных включений. Как в кварце, так и в плагиоклазе
“сверхплотные” включения чаще всего носят вторичный характер, маркируют многочисленные трещины,
часто пересекающие границы зерен даже различных минералов (например, кварц и плагиоклаз). Гораздо
реже наблюдается незакономерное распределение таких включений в пределах зерна.
Формирование этих уникальных “сверхплотных” включений происходило не в результате
“переуплотнения” более ранних включений, как предполагается для других регионов [1,5], а при захвате
непосредственно при низких температурах (порядка 300С) из межзернового флюида при субизобарическом
охлаждении пород. Об этом свидетельствуют такие их особенности, как: 1) их отчетливо вторичный
характер и связь с наиболее поздними хрупкими деформациями пород, имевшими место уже после
окончательного сформирования чарнокитов; 2) присутствие включений в контактовой зоне между Bt–Grt
гнейсами и основными гранулитами, образование которой связано со временем субизотермальной
декомпрессии и чарнокитообразования в регионе; 3) они не характерны для метаморфогенных гранатов,
которые кристаллизовались при пиковом метаморфизме вмещающих пород и их последующей
чарнокитизации; 4) включения такой плотности не могли сохраниться при чарнокитообразовании, которое
сопровождалось интенсивными деформациями, перекристаллизацией пород, возникновением новых
генераций минералов; 5) они присутствуют и прекрасно сохраняются в плагиоклазе, в котором их
постзахватное разуплотнение должно было бы происходить особенно интенсивно.
Обнаружение “сверхплотных” углекислотных включений позволяет детализировать тектонотермальную историю Кондалитового пояса Керала. Прогрессивные метаморфические преобразования в
регионе происходили на сравнительно небольших глубинах порядка 20 км (Р=5,36 кбар) при Т около 700ºС
[2]. После пика метаморфизма фиксируется декомпрессия (6–7 км) с частичной перекристаллизацией
вмещающих пород и интенсивными процессами чарнокитообразования, продолжавшимися и в период
субизобарического охлаждения от 785–805 до 680–700ºС. Относительно малая распространенность водносолевых включений в чарнокитах и их слабая соленость указывает на незначительное влияние
метасоматических процессов при их формировании и подтверждает высокую роль углекислотных флюидов,
что соответствует взглядам большинства исследователей на причины чарнокитизации в регионе. За
продолжившимся до температур порядка 300ºС субизобарическим охлаждением пород последовала их
дальнейшая эксгумация (около 9 км) с одновременным притоком дополнительного тепла, связанного,
вероятно, с новыми тектоно-термальными и дислокационными процессами. Источниками тепла и флюида
при этом могли быть уже не глубинные субконтинентальные (мантийные) магматические тела, как при
чарнокитообразовании, а генерированные на ранних стадиях становления региона и размещенные на
относительно небольших глубинах интрузивы [3,4].
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ №02-05-06538, №02-05-06507, №01-0565013, №01-05-65018.
Литература: 1. Fonarev V.I., Touret L.R., Kotel’nikova Z.A. Fluid inclusions in rocks from the Central Kola granulite area
(Baltic shield) // Eur J Min., 1998. V. 10. P. 1181–1200. 2. Fonarev V.I., Konilov A.N., Santosh M. Multistage metamorphic
evolution of the Trivandrum Granulite Block, Southern India // Gondwana Research, 2000. V. 3. P. 293–314. 3. Santosh M.,
Drury S.A. Alkali granites with Pan-African affinities from Kerala, South India // J. Geol., 1988. V. 96. P. 616–622. 4. Santosh
M., Yoshida M. Pan-African extensional collapse along the Gondwana suture // Gondwana Research, 2001. V. 4. P. 188–191. 5.
Van den Kerkhof A.M., Olsen S.A. natural example of superdense inclusions: microthermometry and Raman analysis // Geoch.
Cosmoch. Acta, 1990. V. 54. P. 895–901.
PRELIMINARY RESULTS OF BORON DETERMINATION IN PARENTAL MELT
OF Li–F RARE-METAL GRANITES
1,2
Badanina E.V., 2Thomas R., 1Syritso L.F., 2Veksler I.V., 2Trumbull R.B.
1
Saint-Petersburg State University, St.-Petersburg, Russia, [email protected];
2
GeoForschungsZentrum, Potsdam, Germany
Study of quartz-hosted melt inclusions from the Orlovka massif of lithoinite-amazonite-albite granites in Eastern
Trans-Baikal region revealed high concentrations of boron exceeding 2.09 wt% B 2O3.
For the study we have chosen quartz phenocrysts with the diameter of about 3 mm containing crystallized melt
inclusions. The studied inclusions were from 20 to 100 microns in size and composed of mineral aggregates. Among
10
МИНЕРАЛОГИЯ Включения в минералах
the daughter phases forming the aggregates we have identified and analyzed K-feldspar, micas (biotite, muscovite,
Li-micas), albite, zircon, columbite, monazite and fluorite. The association is similar to that of the lithioniteamazonite-albite granite itself, testifying for the primary nature of the inclusions. In addition to the primary
multiphase melt inclusions, quartz phenocrysts contain also some accidental inclusions (sometimes as small as 5
micron in length) of K-feldspar, albite, micas, apatite, monazite, fluorite and un-identified F-rich phases (13–34
wt.% F), presumably trapped by quartz hosts as solid phases. Bulk melt compositions of the inclusions were
determined by electron microprobe analyses of silicate glasses produced by homogenization experiments. In order to
prevent decrepitation of the inclusions, homogenization runs were carried out in rapid-quench cold-seal pressure
vessels under the external pressure of 0.2 GPa. After re-melting and quench the inclusions have oval or semispherical shapes and contain homogeneous glass, often with a characteristic shrinkage bubble. The glasses were
analyses for Si, Ti, Al, Mn, Mg, Ca, Na, K, Rb, Cs, Sn, Sr, P, F, Cl and B using Cameca SX-50 electron microprobe
at the GFZ Potsdam. A total of about 200 inclusions in 18 quartz samples were studied and analyzed.
Fluorine is a typical component of Li-F granites and it is mostly concentrated in such rock-forming minerals as
topaz and Li-Fe micas. The bulk average F content of the homogenized inclusions for 16 samples is 1.34
+0.43 wt.%. The average B content in the same inclusions is 1.450.40 wt.%, that is to say, the concentration levels
of B and F in the Orlovka massif are almost the same and in some cases B prevails over F. Our new data change
traditional views on the nature and composition of volatile components of the Li-F granites in which B
mineraisation was considered to be not typical. What are the main sinks of B in the Orlovka granites? Is it present as
a minor isomorphic component in the main rock-forming silicates, or it forms a mineral phase of its own?
The study has reveal that the highest concentrations of boron were in Li-Fe micas — protolithionite and
zinnwaldite (about 0.94 wt.% В2О3). Somewhat smaller contents of В2О3 were observed in K-feldspar (0.43 wt.%)
and albite (0.20 wt.%) in isolated solid inclusions and in mineral associations of quartz-hosted crystallized melt
inclusions. Also we have found for the first time in Orlovka an unusual accessory tourmaline, with an intense bluegreen color. This tourmaline corresponds in composition to a Li-bearing Fe-rich variety of elbaite with
concentrations of the main oxides (in wt.%): SiO2 — 35.79, TiO2 — 0.05, Al2O3 — 34.87, FeO — 5.97, ZnO —
1.05, MnO — 1.35, MgO — 0.23, CaO — 0.05, Na2O — 2.70, K2O — 0.12, Li2O — 1.18, Rb2O — 0.001, F—1.6.
Calculation to the 6 atoms of Si gives the following formula:
(Na0.88K0.03)0.91 (Al0.89Fe0.84Li0.80Mn0.19Zn0.13Mg0.06)2.91Al6(Si6O18)(BO3)3(OH3F0.85)3.85 with the unit-cell parameters:
a0=15.919+0.005A, c0=7.129+0.002A. Geochemical features of this mineral are characterized by high contents of F
(1.6 wt%) and Zn (1.05 wt.% ZnO). In the lepidolite-amazonite-albite granites of the Orlovka massif such elbaite is
extremely fine-grained, comparable in size with the oxide ore mineralization (about 0.0n mm) and only in the
contact zone it forms relatively large sheaf-like units about 3 cm in length [1]. However, preliminary mass-balance
calculations of B distribution, based on the assumption that bulk B contents in the rocks and corresponding melt
inclusions are equal, shows that the role of the accessory tourmaline is minor and the main hosts of B are rockforming minerals, such as Li-Fe micas, K-feldspar and albite.
Work has completed under the financial support of the Russia Fund of Fundamental Studies (project № 01-0564985), German Research society (DFG) and German Academic Service of Exchanges (DAAD).
References: 1. Badanina E.V., еt.аl. The first discovery of the lithium tourmaline-elbaite in lithium-fluorine amazonite
granites // In: Mineralogical museums in XXI century. Saint-Petersburg, 2000, P. 12.
А
Аввттооррссккиийй ууккааззааттеелльь::
B
Badanina E.V., 9
S
Syritso L.F., 9
T
Thomas R., 9
Trumbull R.B., 9
В
Васюкова О.В, 8
Векслер И.В., 1
Возняк Д.К., 2, 7
Г
Галабурда Ю.А., 7
Е
Еремина Е.В., 3
V
Veksler I.V., 9
З
Зинчук Н.Н., 4, 5
Б
Баданина Е.В, 1
2
МИНЕРАЛОГИЯ Включения в минералах
К
С
Кузьмина Е.В., 6
Кульчицкая А.А., 7
М
Михайлов В.В, 3
Михайлов В.В., 3
П
Павлишин В., 2
Павлишин В.И., 7
Пизнюр А.В., 4, 5
Пономарева Н.И., 3
Сантош М., 8
Сырицо Л.Ф., 1
Т
Томас Р., 1
Трамболл Р., 1
Ф
Филимонов М.Б., 8
Фонарев В.И., 8
Скачать