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

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

Журнал: Вестник геонаук @vestnik-geo

Рубрика: Научные статьи

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