Гранаты из пород Тельпосской свиты нижнего ордовика (г. Маяк, Приполярный Урал)

Автор: Никулова Н.Ю., Макеев Б.А., Филиппов В.Н., Жарков А.В.

Статья в выпуске: 10 (274), 2017 года.

Бесплатный доступ

Приведены результаты изучения морфологических и химических особенностей гранатов из грубообломочных метатерригенных пород в основании палеозойского разреза западной части Приполярного Урала. Особенности химического состава гранатов позволяют сделать вывод об метаморфическом и контактово-метасоматическом происхождении. Сделаны предположения о том, что одним из источников поступления обломочного материала являлись метаморфические породы фундамента, в настоящее время распространенные в южной части Ляпинского антиклинория в осевой зоне Центрально-Уральского поднятия.

Гранат, химический состав, обломочный материал, источники сноса

Короткий адрес: https://sciup.org/149128687

IDR: 149128687 | DOI: 10.19110/2221-1381-2017-10-26-30

Текст научной статьи Гранаты из пород Тельпосской свиты нижнего ордовика (г. Маяк, Приполярный Урал)

Изучение типоморфных особенностей акцессорных минералов терригенных толщ позволяет получить сведения об источниках обломочного материала и постдиагенетических преобразованиях отложений. Гранат, характеризующийся значительной изменчивостью химического состава и устойчивостью к выветриванию, сохраняет свойства, полученные им при образовании, поэтому широко используется в качестве минерала-индикатора при поиске и разведке различных типов месторождений полезных ископаемых и критерия термодинамических условий образования метаморфических пород. Изученный гранат обнаружен в грубообломочных отложениях нижнего ордовика на г. Маяк в западной части Приполярного Урала (рис. 1). Поскольку в нижнепалеозойских тер-

Рис. 1. Схема расположения изученного разреза (1)

Fig. 1. Location of the studied section (1)

ригенных отложениях данного района гранат встречается редко, а в содержащих гранат породах обнаружено золото, то получение сведений о составе и источниках обломочного материала содержащих золоторудную минерализацию отложений является актуальным, в том числе для металлогенического прогнозирования.

Целью изучения гранатов из конгломератов тель-посской свиты была характеристика химических и морфологических особенностей, позволяющих установить происхождение гранатов, сделать предположение об источниках обломочного материала, участвовавших в формировании пород, проводить сравнение и корреляцию палеонтологически неохаракте-ризованных толщ.

Объект и метод исследования

Объектом исследования является гранат из гравелитов и мелкогалечных конгломератов в основании разреза тельпосской свиты нижнего ордовика на г. Маяк (63°41'56" с. ш., 58°51 ^, 21” в. д.). Зерна граната извлечены из выделенной по стандартной методике (дробление, разделение на фракции) тяжелой фракции протолочных проб. Изучение морфологических особенностей, внутреннего строения и химического состава гранатов проведено на сканирующем электронном микроскопе JSM-6400 с энергетическим спектрометром Link. Ускоряющее напряжение и ток на образцах — 20 кВ и 2 х 10^-8 A соответственно. В качестве стандартов использовались сертифицированные стандарты фирмы Microspec.

Краткая характеристика отложений Тельпосской свиты

Метатерригенные образования тельпосской свиты нижнего ордовика (O 1 tl) представлены конгломе-рато-гравелитовой толщей, с маломощными прослоями песчаника, несогласно залегающей на кислых вулканитах саблегорской свиты(RF₃—VsЬ).

В грубообломочной части конгломератов и гравелитов преобладает кварц, составляющий 70—80 % от общего количества обломков, реже встречаются интенсивно серицитизированные или гематити-зированные обломки кислых вулканитов, очень редко — обломки магматических пород основного состава, силицитов, глинистых и гематитовых сланцев, микрозернистых полевошпат-хлоритовых и полевош-пат-кварцевых пород и высокоглиноземистых образований древней метаморфизованной коры выветривания. Заполнителем является разнозернистый песчаник с поровым кварцево-серицитовым цементом. В составе тяжелой фракции присутствуют: лейкоксен,

рутил, циркон, барит, апатит, титанит, пирит, турмалин, эпидот, гранат, амфибол.

Морфологические и химические особенности граната

Гранат, представленный бледно-розовыми, ярко-розовыми и оранжевыми прозрачными и полупрозрачными неокатанными и слабоокатанными кристаллами и зернами, в знаковых количествах присутствует почти во всех пробах. Выделяются три морфологических типа гранатов:

1) ромбододекаэдры (рис. 2, а, Ь);
2) кубооктаэдры (рис. 2, c);
3) сростки кристаллов различного габитуса (рис. 2, d, е).

Все изученные зерна имеют однородное внутреннее строение, не имеют признаков зональности и не содержат включений (рис. 2, f). Вне зависимости от морфологии по химическому составу (см. таблицу) выде-

Рис. 2. Морфологические типы и внутреннее строение гранатов: а — ромбододекаэдр с гранями тригон-триоктаэдра, обр. 4-5; Ь — ромбододекаэдр, обр. 4-1; c — кубооктаэдр, обр. 9-4; d — сросток кристаллов, обр. 4-6; e — сросток кристаллов, обр. 9-1; f — полированный срез зерна, обр. 4-6

Fig. 2. Morphological types and inner structure of garnets: a — rhombododecahedron with trigon-trioctahedral facets, sample 4-5; Ь — rhombododecahedron, sample 4-1; c — cuboctahedron, sample 9-4; d — intergrowth of crystals, sample 4-6; e — intergrowth of crystals, sample 9-1; f — polished grain cut, sample 4-6

Химический состав гранатов (мае. %) и миналы (мол. %) Chemical composition of garnets (wt. %) and minals (mol%)

¹	SiO 2	TiO 2	Al 2 O 3	FeO	MnO	MgO	CaO	Ñóììà Sum	Ïèð Pyr	Àëüì Alm	Ñïåñ Spes	Ca-comp
9-1-1	35.79	–	21.08	25.20	0.46	4.83	9.82	97.18	18.7	52.9	1.0	27.4
9-1-2	35.75	–	20.61	25.05	0.65	5.15	8.61	95.82	20.4	53.6	1.5	24.5
9*-1-1	32.95	–	20.73	25.13	0.56	5.02	8.86	93.25	19.8	53.7	1.3	25.2
9*-1-2	36.88	–	23.35	25.92	0.60	6.14	8.66	101.55	22.5	53.4	1.3	22.8
9*-1-3	32.53	–	20.99	25.83	0.44	5.66	7.94	93.39	22.1	54.7	1.0	22.2
9*-1-4	35.70	–	22.96	25.56	0.56	4.96	9.29	99.03	18.9	54.5	1.2	25.4
9-2-1	34.97	–	20.10	26.27	0.34	4.92	9.23	95.83	19.3	53.9	0.8	26.0
9-2-2	35.09	–	20.21	28.99	0.62	4.15	7.58	96.64	16.4	60.7	1.4	21.5
9*-2-1	32.68	–	21.36	26.30	0.51	5.65	7.16	93.66	22.0	56.8	1.1	20.1
9*-2-2	31.54	–	19.88	25.35	0.56	4.35	8.68	90.36	17.7	55.5	1.3	25.5
9*-2-3	37.27	–	24.07	24.65	0.47	5.64	9.17	101.27	21.4	52.6	1.0	25.0
9*-2-4	35.25	–	22.65	25.40	0.39	5.37	8.77	97.83	20.5	54.6	0.8	24.1
9-3-1	34.98	–	20.60	25.57	0.45	5.04	8.99	95.63	19.8	53.8	1.0	25.4
9-3-2	35.10	–	20.56	25.55	0.54	5.24	8.96	95.95	20.5	53.1	1.2	25.2
9*-3-1	32.51	–	19.78	24.16	0.39	4.46	9.00	90.30	18.4	54.0	0.9	26.7
9*-3-2	32.21	–	19.75	25.05	0.53	4.45	8.52	90.51	18.3	55.3	1.2	25.2
9*-3-3	33.01	–	20.30	24.97	0.40	4.56	9.03	92.27	18.4	54.6	0.9	26.1
9*-3-4	33.04	–	21.07	24.36	0.48	4.98	8.65	92.58	19.9	54.2	1.1	24.8
9-4-1	37.98	–	21.64	19.91	0.94	9.47	7.73	97.67	36.0	40.9	2.0	21.1
9-4-2	49.62	–	15.79	5.97	–	17.41	10.71	99.50	69.3	0.0	0.0	30.7
9*-4-1	33.63	–	21.34	17.86	0.74	10.31	7.09	90.97	40.2	38.3	1.6	19.9
9*-4-2	34.52	–	21.75	17.77	0.83	10.92	7.23	93.02	41.6	36.8	1.8	19.8
9*-4-3	37.53	–	24.28	18.49	0.71	11.69	7.20	99.90	42.3	37.5	1.5	18.7
9*-4-4	38.12	–	24.11	18.01	0.68	12.42	6.87	100.21	44.6	36.3	1.4	17.7
9-5-1	38.32	–	28.28	7.56	–	–	22.14	96.30	0.0	21.0	0.0	79.0
9-5-2	36.03	–	35.44	9.49	–	0.73	17.25	98.94	4.0	28.9	0.0	67.1
9*-5-1	33.72	–	26.62	6.69	0.05	0.45	21.33	88.86	2.3	19.2	0.1	78.4
9*-5-2	33.51	0.32	27.83	6.79	–	0.44	21.17	90.06	2.3	19.6	0.0	78.1
9*-5-3	36.38	0.16	29.49	6.87	0.06	0.20	22.41	95.57	1.0	19.1	0.2	79.7
9*-5-4	30.92	–	23.80	7.01	–	0.35	18.62	80.70	2.0	22.3	0.0	75.7
9*-5-5	30.90	–	23.63	7.40	–	0.89	18.27	81.09	4.9	22.8	0.0	72.3
9-6	38.95	–	28.81	7.73	–	–	23.33	98.82	0.0	20.5	0.0	79.5
9*-6-1	30.99	–	24.30	7.37	–	0.61	19.19	82.46	3.3	22.3	0.0	74.4
9*-6-2	35.61	–	28.76	7.71	0.04	0.50	22.64	95.26	2.4	20.5	0.1	77.0
9*-6-3	32.24	–	26.76	7.40	0.06	0.62	22.07	89.15	3.0	20.1	0.2	76.7
9*-6-4	33.84	–	27.26	7.64	–	0.09	22.56	91.39	0.4	20.8	0.0	78.8
4-1-1	36.95	–	21.56	19.97	0.75	9.70	7.87	96.80	36.7	40.3	1.6	21.4
4-1-2	37.10	–	26.25	16.58	0.61	10.60	5.96	97.10	43.2	37.9	1.4	17.5
4*-1-1	34.08	–	21.10	16.84	0.64	10.62	7.32	90.60	41.8	36.1	1.4	20.7
4*-1-2	34.25	–	21.98	17.67	0.66	11.10	7.03	92.69	42.2	37.1	1.4	19.3
4*-1-3	38.69	–	24.56	18.55	0.60	10.63	7.42	100.45	39.7	39.0	1.3	20.0
4-2	36.30	–	22.40	18.58	0.86	9.57	6.87	94.58	37.7	41.0	1.9	19.4
4*-2-1	33.00	–	20.51	24.53	0.32	5.51	8.59	92.46	22.0	52.7	0.7	24.6
4*-2-2	33.09	–	20.52	25.07	0.33	5.54	8.80	93.35	21.8	52.6	0.7	24.9
4*-2-3	33.78	–	21.91	25.11	0.39	5.15	8.80	95.14	20.0	54.6	0.9	24.5
4*-2-4	32.40	–	19.96	24.70	0.37	4.65	8.37	90.45	19.1	55.3	0.9	24.7
4*-3-1	33.07	–	21.00	25.37	0.38	5.42	7.97	93.21	21.4	55.1	0.9	22.6
4*-3-2	33.35	–	20.89	25.25	0.48	5.53	8.12	93.62	21.7	54.2	1.1	23.0
4*-3-3	36.22	–	22.73	25.64	0.52	5.70	8.22	99.03	21.7	54.7	1.1	22.5
4*-3-4	34.73	–	22.31	25.45	0.47	5.68	8.70	97.34	21.5	53.9	1.0	23.6
4*-4-1	32.73	–	19.86	29.60	0.52	1.10	10.25	94.06	4.5	64.4	1.2	29.9
4*-4-2	31.90	–	20.05	28.97	0.44	1.10	10.53	92.99	4.5	63.7	1.0	30.8
4*-4-3	35.14	–	21.75	30.58	0.33	1.17	10.53	99.50	4.5	65.6	0.7	29.2
4-5	38.00	–	21.85	19.71	0.78	10.75	7.28	98.37	40.0	38.8	1.7	19.5
4-6-1	37.34	–	22.56	21.99	–	6.06	8.59	96.54	24.7	50.2	0.0	25.1
4-6-2	44.05	0.38	18.13	8.95	–	14.08	9.16	94.75	58.0	14.8	0.0	27.2
4-6-3	35.87	–	20.53	23.65	0.34	6.65	8.26	95.30	26.2	49.6	0.8	23.4
4-7	34.56	0.47	19.66	29.12	–	1.99	8.82	94.62	8.2	65.8	0.0	26.0
4*-7-1	33.04	–	20.39	17.18	0.83	8.62	7.98	88.04	35.4	39.1	1.9	23.6
4*-7-2	32.79	–	20.88	17.73	0.70	10.20	7.63	89.93	39.9	37.0	1.6	21.5
4*-7-3	32.18	–	20.74	18.72	0.66	9.56	7.61	89.47	37.6	39.3	1.5	21.6
4*-7-5	35.84	–	22.84	19.56	0.57	10.16	7.46	96.43	37.9	40.9	1.2	20.0

Продолжение таблицы / Table continued

4*-8-1	36.30	—	22.62	19.83	0.55	10.07	8.17	97.54	37.1	40.1	1.2	21.6
4*-8-2	34.31	—	21.50	19.41	0.66	9.47	7.57	92.92	36.6	41.0	1.4	21.0
4*-8-3	34.31	—	22.31	20.14	0.67	9.55	6.92	93.90	36.4	43.1	1.5	19.0
4*-8-4	34.36	—	21.43	19.21	0.66	8.87	7.21	91.74	35.2	42.7	1.5	20.6
4-9	36.81	—	21.80	23.34	0.38	6.15	7.69	96.17	24.6	52.4	0.9	22.1
4*-9-3	33.90	—	21.40	18.12	0.83	8.98	7.30	90.53	36.1	40.9	1.9	21.1
4*-9-4	34.91	—	21.89	18.26	0.87	10.32	7.33	93.58	39.4	38.6	1.9	20.1
4*-9-5	35.54	—	22.30	19.53	0.85	9.97	7.99	96.18	37.1	39.7	1.8	21.4
1	37.00	0.13	18.35	12.90	19.28	0.41	10.84	98.91	1.7	22.2	44.5	31.6
2	36.00	0.19	19.01	19.51	18.42	1.36	3.19	97.68	5.6	41.6	43.3	9.5
3	36.60	0.00	20.18	21.96	10.57	1.66	8.13	99.10	6.6	46.1	24.0	23.3
4	38.16	0.00	20.24	21.20	0.39	9.75	6.37	96.11	38.3	42.9	0.9	17.9
5	37.49	0.24	21.17	21.75	0.53	8.17	7.89	97.24	31.4	45.6	1.2	21.8
6	38.60	0.14	21.78	25.46	0.61	6.94	6.69	100.22	26.4	54.0	1.3	18.3
7	38.03	0.07	22.03	28.11	0.56	9.52	1.09	99.41	36.2	59.6	1.2	3.0
8	37.51	0.00	21.60	32.64	1.12	6.81	0.22	99.90	26.4	70.5	2.5	0.6
9	36.71	0.12	20.48	28.50	1.07	4.11	8.37	99.36	15.9	58.4	2.4	23.3

Примечание: звездочкой обозначены точки замеров внутренних частей зерен. Note: asterisk indicates measurement points of internal parts of grains.

ляются четыре группы гранатов: пироп-гроссуляр-аль- ^ма Н ^ди Н ^(Pe1.58—1.97^Ca0.67—0.92^Mg0.13—0.68^Mn0.02—0.04⁾3 (Al 1.91 _— 2 Pe 0 _— 0.09 ) 2 (SiO 4 ) 3 , гроссуляр-пироп-альман- ^ди н ^(Pe1.17—1.70^Mg0.64—1.14^Ca0.57—0.74^Mn0.02—0.06⁾3 (Al 1.92—2 pe 0—0.0s ) 2 (SiO 4 ) 3 , гроссуляр-альмандин-пи-роп (Mg₁ .19-1.34^Pe1.08-1.17^Ca0.53-0.65^Mn0.04-0.05⁾3 (Al 1.94_2 pe 0_0.06 ) 2 (SiO 4 ) 3 и альмандин-гроссуляр ^(Ca2.02-2.39^Pe0.57-0.87^Mg0-0.15^Mn0-0.01⁾3^(Al1.97-2 ^Pe0_0.03⁾2^(SiO4⁾3 .

Обсуждение результатов

Сравнение морфологических и химических характеристик изученных гранатов с типоморфными особенностями гранатов из различных типов горных пород [3] позволило предположить, что гранаты имеют метаморфогенное и метасоматическое (альмандин-гроссуляр) происхождение.

На диаграмме «альмандин-спессартин — пироп — Са-компонет» с нанесенными полями составов различных парагенетических типов гранатов [6] гроссуляр-альмандин попадает в поле развития пород гранулитовой фации, пироп-гроссуляр-альмандин — в зону перекрытия составов гранатов из пород гранулитовой, эклогитовой и амфиболитовой фаций, гроссуляр-прироп-альмандин — в зону перекрытия составов гранатов гранулитовой и эклогитовой фаций метаморфизма (рис. 3). Альмандин-гроссуляры, содержащие до 80 % кальциевого компонента, имеют следующий минальный состав: поверхность — Py0—4Alm20.5—28.9 Ca-comp67.1—79.5, внутренняя часть — Py0.4—4.9 Alm19.1—22.8 Sps0—0.2Ca-comp72.3—79.7. По составу эти гранаты сходны с альмандин-гроссулярами из апо-базальтовых эклогитов марункеуского комплекса Полярного Урала [7] и серпентенитов максютовско-го комплекса Южного Урала [1]. Гранаты подобного состава могут иметь и контактово-метасоматическое происхождение, связанное с воздействием кислых интрузий на карбонатсодержащие породы фундамента [4]. Альмандин-гроссуляры в гранат-пироксеновых породах, образованных в результате поздних метасоматических процессов формирования ильменогор- ского комплекса [3], отличаются от изученных нами присутствием марганца.

Два состава гроссуляр-прироп-альмандина соответствуют кристаллам второй генерации (обр. 4-6-2 и 9-4-2) на поверхности зерен пироп-гроссуляр-аль-

Рис. 3. Диаграмма составов пироп-альмандиновых гранатов из пород тельпосской свиты и хартесского комплекса (по: [6]). Условные обозначения: 1—3 — поля составов гранатов различных фаций метаморфизма: 1 — гранулитовой, 2 — амфиболитовой, 3 — эклогитовой; 4 — а—б составы гранатов тельпосской свиты приповерхностных (а) и внутренних (б) частей зерен, в — хартесского комплекса (по:[2]). Точки обозначены разными цветами для удобства сравнения анализов

Fig. 3. Diagram of compositions of pyrope-almandine garnets from the rocks of Telposskaya Pm and Khartessky complex (according to [6]). Legend: 1—3 fields of garnet compositions of different facies of metamorphism: 1 — granulite; 2 — amphibolite; 3 — eclogite; 4 — a-б garnet compositions of Telposskaya Pm of surface (a) and inner part (б), в — Khartessky complex (according to: [2]). The points have different colors for comparison of analyses мандина и гроссуляр-прироп-альмандина (рис. 2, с, d, табл.). Обогащение гранатов магнием могло произойти в результате его перераспределения из биотита и роговой обманки при повышении температуры и давления — увеличения степени метаморфизма гранат-содержащей породы. Отсутствие окатанности и идеальная сохранность поверхности зерен и их сростков указывает на незначительную удаленность источника сноса или нахождение граната в обломках пород. Последнее маловероятно, поскольку при изучении более чем ста шлифов не было встречено обломков содержащих гранат метаморфических пород, в прото-лочных пробах не установлено характерного для этих пород неустойчивого к выветриванию биотита.

Одним из важных прикладных значений результатов изучения гранатов является использование их в качестве минералов-индикаторов при поисках кимберлитов. Примерно в 60 км к северо-востоку от изученного разреза на рр. Хартес и Керасынгья в южной части Ляпинского антиклинория расположены выходы ультраосновных субвулканических пород хар-тесского комплекса, ранее считавшихся кимберлитами [4]. Породы хартесского комплекса, слагающие гипабиссальные тела, приуроченные к полю развития верхнерифейских метатерригенных толщ, являются флюидально-эксплозивными пикритами, обладающими химическими особенностями, характерными для пикритов как складчатых, так и платформенных областей [2]. Для сравнения мы внесли в таблицу и на диаграмму составы гранатов из ультраосновных пород — «кимберлитов» хартесского комплекса, приведенные в статье Л. И. Лукьяновой и А. В. Бельского [5]. Локация точек гранатов из хартесских пород, за исключением отличающихся низким содержанием кальция, близка изученным нами гранатам. По нашему мнению, присутствие в пикритах бесхромистых магнезиально-железистых гранатов может объясняться их ассимиляцией из вмещающих метаморфитов.

Заключение

В составе грубообломочного материала конгло-мерато-гравелитовой толщи преобладают устойчивые к выветриванию преимущественно кварцевые обломки пород, не дающие однозначной информации об источниках сноса, а также обломки в различной степени измененных в коре выветривания подстилающих кислых вулканитов. Типоморфные особенности гранатов позволяют предположить, что в формировании отложений принимали участие продукты размыва комплекса пород высокой степени метаморфизма зрелой континентальной коры фундамента, располагавшегося восточнее (в современных координатах) древнего континента, и, возможно, контактово-метасоматических образований, связанных с внедрением гранитоидов. Эти породы могут служить коренным источником для образования в нижнепалеозойских толщах рудопроявлений минералов, обладающих высокой плотностью и устойчивостью к выветриванию или малой миграционной способностью, образующих россыпи ближнего сноса прибрежно-морского генезиса.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Комплексной программы фундаментальных исследований УрО РАН (проект № 15-18-5-47).

Список литературы Гранаты из пород Тельпосской свиты нижнего ордовика (г. Маяк, Приполярный Урал)

Вализер П. В., Русин А. И., Краснобаев А. А. Гранат метаультрамафитов максютовского комплекса (Южный Урал)//Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2016. № 6. С. 11-17.
Голубева И. И., Шумилова Т. Г. Пикритовые флюидизатно-эксплозивные брекчии хартесского комплекса (Приполярный Урал)//Вестник ИГ коми НЦ УрО РАН. 2012. № 11. С. 27-30.
Дубинина Е. В., Вализер П. М. Минералы скаполитсодержащих пород Ильменогорского комплекса//URL: geo.web.ru/conf/alkaline/2006/index67.html
Коржинский Д. С. Основы метасоматизма и метамагматизма//Д. С. Коржинский. Избранные труды. М.: Наука, 1993. 239 с.
Лукьянова Л. И., Бельский А. В. Кимберлитовый магматизм на Приполярном Урале//Сов. uеология. 1987. № 1. С. 92-102.
Соболев Н. В. Парагенетические типы гранатов. М.: Наука, 1964. 218 с.
Удовкина Н. Г. Эклогиты СССР. М.: Наука, 1985. 286 с.

Статья научная