Минеральные ассоциации поздних процессов в кальцит-нефелин-полевошпатовом пегматите (Ильменогорский миаскитовый массив)

Поздние процессы альбитизации и канкринитизации пород широко развиты в ильмено-вишневогор-ском щелочно-карбонатитовом комплексе. Известно, что совместно с альбитом образуются: биотит, пирохлор, циркон, магнетит, ильменит, титанит, пирит, пирротин и флюорит [1, 2, 6]. Ассоциация альбита с кальциевым стронцианитом была установлена в миаскито-вом пегматите [5]. При изучении минералогии кальцит-нефелин-полевошпатового пегматита было выявлено, что при альбитизации кроме известного аннита, пирита и стронцианита, с альбитом образовались барит и фторапатит. Барит, как поздний минерал, встречается в основном с цеолитами (анальцимом, натролитом) в миаскитах комплекса и их пегматитах.

Вторичный канкринит, развитый по нефелину, отмечается обычно в парагенезисе с вишневитом и сода литом [6]. Впервые обнаружены в канкрините включения флюорит-кальцитовых агрегатов с сульфидами и редкоземельными минералами. Флюорит-кальцитовые прожилки ранее отмечались в фенитах миаскитового массива, реже в его пределах, и относились к поздним стадиям карбонатитообразования [1].

Целью данной работы является исследование новых малоизученных минеральных ассоциаций при альбитизации и канкринитизации пород и установление связи этих поздних процессов с образованием карбонатитов.

Краткая геологическая характеристика объекта

Ильмено-вишневогорский щелочно-карбонатитовый комплекс, расположенный на Южном Урале, состоит из двух миаскитовых массивов — Ильменогорского

и Вишневогорского, которые окружены ореолом фе-нитов и кварц-полевошпатовых мигматитов [5, 6]. Проявления пегматитов кальцит-нефелин-полевош-патового состава приурочены к юго-западному и восточному эндоконтактам Ильменогорского массива. Возраст миаскитов и карбонатитов щелочного комплекса исчисляется 446—420 млн лет, пегматитовых жил — 282-231 млн лет [7].

Кальцит-нефелин-полевошпатовая пегматитовая жила, где изучены минеральные ассоциации поздних процессов, находится в юго-западном эндоконтакте Ильменогорского массива (55°0T56.5 " N, 60°08 ' 14.9 " E, копь 125, рис. 1). Пегматитовая жила размером 2 х 12 м залегает согласно с вмещающими биотитовыми миа-скитами. Азимут простирания жилы составляет 310320°, направление падения юго-западное, угол падения 50-60°. Миаскит мелко-, среднезернистый, с гнейсовидной текстурой и пониженным содержанием нефелина (5 об. %). На контакте с пегматитовой жилой миаскиты метасоматически изменены с образованием лейкократовой мелко-, среднезернистой породы. Экзоконтактовая оторочка жилы состоит из ортоклаз-криптопертита и акцессорных минералов циркона, фторапатита. Поздние образования в оторочке — альбит, флогопит, кальцит с пирохлор-ильменитовым агрегатом — расположены параллельно жиле.

Кальцит-нефелин-полевошпатовая жила имеет асимметричное строение. Со стороны висячего бока она сложена мономинеральным нефелиновым агрегатом с ильменитом. Со стороны лежачего — мелкозернистым микроклином, который к центру жилы сменяется порфировидным кальцит-полевошпатовым агрегатом с незначительным количеством нефелина (23 %). Вкрапленники полевого шпата содержат округлые включения кальцита, нефелина и рудного минерала. От края к центру жилы количество кальцита в порфировидном агрегате увеличивается вплоть до образования мономинерального агрегата (карбонатита). Со стороны лежачего бока между пегматитом и вмещающей породой наблюдаются трещины растворения с крупными кристаллами ортоклаз-криптопертита, ильменита, темной слюды и кальцита в пегматите. Процесс канкри-нитизации широко развит в нефелиновой зоне жилы. Альбитизация проявлена во всех зонах пегматитовой жилы, где развит калиевый полевой шпат.

Методы исследования

Минералогические исследования выполнены на микроскопе Olympus BX 51. Аналитические работы проведены в центре коллективного пользования ЮжноУральского федерального научного центра минералогии и геоэкологии УрО РАН (г. Миасс). Химический состав минералов определен с помощью сканирующего электронного микроскопа РЭММА-202М (аналитик В. А. Котляров, ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН). Режим съемки: ускоряющее напряжение 20 кВ, ток зонда 3 х 10^-10 А, диаметр зонда 2-3 мкм. Стандарты ASTIMEX Scientific Limited, MINM 25-53, Mineral Mount Serial № 01-044. Фтор в темных слюдах не определялся.

Принятые сокращения минералов: аннит (Ann), апатит (Ap), бастнезит-(Се) (Bst), кальцит (Cal), канкринит (Ccn), нефелин (Nph), сидерофиллит (Sid), содалит (Sdl), флюорит (Fl), цельзиан (Cls).

Рис. 1. Геологическая схема ильменогорского комплекса [4]: 1 — осадочно-вулканогенные породы, преимущественно слабо-метаморфизованные (D₂—С₁); 2 — саитовская серия (ара-кульская (ar), саитовская (st), игишская (ig) свиты) (PZ 1 — S?); 3-5 ильменская серия (RF—PZ 1 ?); 6-8 селянкинская серия (AR—PR 1 ); 9 — граниты; 10 — мусковитовые граниты (Еланчиковский массив); 11 — плагиограниты; 12 — габбро; 13 — пироксениты (а), метагарцбургиты и метадуниты (b); 14 — метагипербазиты нерасчлененные; 15 — нефелиновые сиениты (миаскиты и др.) (а), сиениты (b); 16 — фениты (а), карбонатиты (b); 17 — зоны серпентинитовых меланжей (а), зоны бластомилонитов разных уровней метаморфизма (b); 18 — надвиги; 19 — разломы и другие тектонические контакты (а), зоны сдвигов (b); 20 — место расположения каль-цит-нефелин-полевошпатовой жилы

Fig. 1. Shematic geological map of the Ilmenogorsky complex [4]: 1 — Sedimentary-volcanogenic strata, predominantly weakly metamorphosed (D₂—С₁); 2 — Saitovo group (arakul (ar), saitovo (st), igish (ig) series) (PZ 1 —S?); 3-5 Ilmensky group (RF—PZ 1 ?); 6-8 Selyankino group (AR — PR 1 ); 9 — granites; 10 — muscovite granites (Elanchik massif); 11 — plagiogranites; 12 — gabbro; 13 — pyroxenites (а), metarharzburgites and metadunites (b); 14 — metaultramafic rocks undivided; 15 — nepheline syenites (miaskites, etc.) (а), syenites (b); 16 — fenites (а), carbonatites (b); 17 — zones of serpentinite melange (а), zones of blastomylonites of different levels of metamorphism (b); 18 — thrusts; 19 — faults and other tectonic contacts (а), shear zones (b); 20 — location of the calcite-nepheline-feldspar vein

Особенности состава минералов

Ортоклаз-криптопертитом сложена кальцит-по-левошпатовая зона пегматита, экзоконтактовая оторочка и друзовые кристаллы в трещинах растворения. Ортоклаз метасоматически замещается альбитом. Совместно с альбитом образовались аннит, пирит, стронцианит, барит и фторапатит.

Аннит зеленого, серо-зеленого цвета имеет в составе низкое содержание Ti и Mg (TiO₂ — 0.24—0.92 мас. %, MgO — 0.24—0.62 мас. %) и высокое Fe (FeO_общ — 31.22—41.35 мас. %). Железистость минерала F_общ — 97-100 % (табл. 1, ан. 1).

Стронцианит и барит представлены мелкими зернами размером несколько микрон на границе развития альбита по ортоклазу. В составе стронцианита выявлена примесь СаО (4.28-10.99 мас. %), в составе барита — SrO (1.89-2.65 мас. %).

Фторапатит встречен совместно с альбитом в экзоконтактовой оторочке пегматитовой жилы, размер зерна 0.1-0.2 мм. Зональное строение минерала отражается в понижении содержания СаО (51.77 ^ 46.20 мас. %) и повышении SrO (0.96 ^ 5.35 мас. %) от центра к краю зерна. Фторапатит в составе имеет повышенное содержание редких земель, Е РЗЭ = 2.954.83 мас. % (табл. 2, ан. 1, 2).

При альбитизации ортоклаза в минерале на границе с альбитом увеличивается содержание ВаО (от 0.6-1.0 до 2-7 мас. %). В результате образуется Ва-содержащий (до 10 % цельзианового минала) и бариевый (10-13 % Cls) калиевый полевой шпат.

Нефелин в пегматитовой жиле замещается содалитом, строналситом (табл. 2, ан. 3), альбитом, канкринитом, цеолитами группы натролита и томсонитом.

Канкринит развит в нефелине в виде жилок размером 0.02-0.6 мм, в составе минерала отмечается сера SO 3 до 3 мас. %. В канкрините выявлены аннит, флюо-рит-кальцитовые агрегаты с пирротином, сидерофилли-

Таблица 1. Химический состав аннита (1, 2), сидерофиллита (3, 4), мас. %

Table 1. Chemical composition of annite (1, 2), siderophyllite (3, 4), wt. %

Компонент Component	1	2	3	4
	24291f	24264k	24198f	24352b
SiO 2	33.04	32.57	30.21	28.90
M2 O 3	17.55	21.34	17.91	15.95
TiO 2	0.74	0.58	2.77	3.79
FeO	34.94	30.08	32.94	34.97
MgO	0.26	0.28	1.34	1.21
MnO	0.05	1.61	2.12	1.56
K 2 O	9.06	9.34	8.67	9.01
Сумма/Sum	95.64	95.80	95.96	95.39
Si	2.72	2.62	2.50	2.45
Al IV	1.28	1.38	1.50	1.55
Сумма T / Sum	4.00	4.00	4.00	4.00
A VI	0.42	0.65	0.24	0.04
Ti	0.05	0.04	0.17	0.24
Fe3+	0.53	0.32	0.59	0.72
Fe2+	1.87	1.71	1.69	1.76
Mg	0.03	0.03	0.17	0.15
Mn	0.00	0.11	0.15	0.11
Сумма M / Sum	2.91	2.85	3.00	3.03
K	0.95	0.96	0.91	0.97
Fобщ ’ %	99	98	93	94

Примечание. Кристаллохимические коэффициенты рассчитаны на сумму зарядов = 22.

Note. Crystal chemical coefficients are calculated on the sum of charges = 22.

том, бастнезитом-(Се) и фторапатитом; изредка в канкрините отмечается пирит и цирконолит [8].

Аннит по составу отличается от состава минерала, образовавшегося с альбитом, большей глиноземи-стостью (Al VI — 0.65 к.ф. против 0.34-0.42 к.ф.) и несколько повышенным содержанием MnO — 1.6 мас. % (табл. 1, ан. 2). Аннит в нефелиновой зоне пегматита нередко замещается мусковитом, при этом в его составе уменьшается содержание FeO (30.08 ^ 25.76-28.15 мас. %) и TiO₂ (0.58 ^ 0.01-0.17 мас. %), увеличивается MgO (0.28 ^ 3.12-4.23 мас. %).

Во флюорит-кальцитовом агрегате флюорит образовался позже кальцита, частично или полностью обрастая его (рис. 2). С флюоритом парагенетически связаны бастнезит-(Се), пирротин, фторапатит и сидерофиллит. В составе кальцита определены примеси SrO (среднее 1.85 мас. %) и MnO (2.90 мас. %), во флюорите — Sr (0.63 мас. %) (табл. 2, ан. 4, 5).

Сидерофиллит образовал пластинки коричневого, красно-коричневого цвета. В сравнении с аннитом сидерофиллит содержит больше Ti и Mg (TiO 2 — 2.77-3.79 мас. %, MgO — 1.34 мас. %). Железистость минерала высокая, 93-95 %. При близкой общей гли-

Таблица 2. Химический состав минералов, мас. %

Table 2. Chemical composition of minerals, wt. %

Компонент	1	2	3	4	5
Component	18117f	18117h	24263b	24264h	24349a
P 2 O 5	40.72	40.17	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B
SiO 2	^^^^^^^B	^^^^^^^B	41.07	^^^^^^^B	^^^^^^^B
Al 2 O 3	^^^^^^^B	^^^^^^^B	32.63	^^^^^^^B	^^^^^^^B
CaO	51.77	46.20	0.24	48.39	52.11
SrO	0.96	5.35	13.96	2.16	1.75
MnO	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B	5.13	1.65
FeO	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B	1.22	0.74
La 2O3	1.17	0.99	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B
Ce 2 O 3	1.78	2.07	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B
Nd 2 O 3	0.00	0.89	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B
Na 2 O	0.40	0.57	10.68	^^^^^^^B	^^^^^^^B
F	3.20	3.30	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B
Сумма/Sum	100.00	99.54	99.50	56.90	56.25
P	3.00	3.02	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B
Si	^^^^^^^B	^^^^^^^B	4.13	^^^^^^^B	^^^^^^^B
Al	^^^^^^^B	^^^^^^^B	3.87	^^^^^^^B	^^^^^^^B
Ca	4.83	4.40	0.03	0.89	0.95
Sr	0.05	0.28	0.81	0.02	0.02
Mn	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B	0.07	0.02
Fe	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B	0.02	0.01
La	0.04	0.03	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B
Ce	0.09	0.10	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B
Nd	0.00	0.03	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B
Na	0.07	0.10	2.08	^^^^^^^B	^^^^^^^B
F	0.88	0.93	^^^^^^^B	^^^^^^^B	^^^^^^^B

Примечание. 1, 2 — фторапатит, 3 — строналсит, 4, 5 — кальцит. 3 — BaO — 0.71 мас. %, K₂O — 0.21 мас. %. Коэффициенты в формулах кальцита рассчитаны на 1 катион, фторапатита — на O = 13, строналсита — на O = 16.

Note. 1, 2 — fluorapatite, 3 — stronalsite, 4, 5 — calcite. 3 — BaO 0.71 wt. %, K 2 O 0.21 wt. %. The coefficients in the formulas of calcite are calculated for 1 cation, fluorapatite for O = 13, stronalsite for O = 16.

Рис. 2. Минеральные агрегаты в канкрините из кальцит-нефелин-полевошпатовой пегматитовой жилы. Фото в отраженных электронах. a — бастнезит-флюорит-кальцитовый агрегат; b — сидерофиллит-пирротин-флюорит-кальцитовый агрегат с фторапатитом

Fig. 2. Mineral aggregates in cancrinite from the calcite-nepheline-feldspar pegmatite vein. BSE image. a — bastnesite-fluorite-calcite aggregate; b — siderophyllite-pyrrhotite-fluorite-calcite aggregate with fluorapatite

ноземистости с аннитом (А1общ — 1.59—1.74 к. ф.) распределение ее в группах отличается: количество тетраэдрического A выше и составляет 1.50—1.55 к.ф, октаэдрического — ниже, 0.04—0.24 к.ф. (табл. 1, ан. 3, 4). Сидерофиллит в щелочном комплексе крайне редок, известен единственный его анализ из корундового сиенита [6].

Мелкие зерна бастнезита-(Се) и фторапатита (до 6 мкм), не позволили выполнить количественный анализ их состава.

Обсуждение результатов

Развитие позднего альбита по ортоклазу в кальцит-нефелин-полевошпатовом пегматите сопровождалось образованием собственных минералов Ba (барит), Sr (стронцианит), Са (фторапатит) и Fe (пирит). Кроме этого, выявлены повышенные содержания данных элементов в виде примеси с образованием бариевого калиевого полевого шпата, Sr-содержащего барита, кальциевого стронцианита, аннита и др. Согласно В. Я. Левину и др. [3], процессы альбитизации предшествуют образованию карбонатитов в комплексе. Данная связь была также установлена в исследуемой пегматитовой жиле. Несмотря на то, что отмечен парагенезис кальцита, нефелина и полевого шпата, отложение карбонатита с редкоземельно-редкометалльной минерализацией, приуроченное к центру жилы, произошло после процесса альбитизации.

В результате исследования не была установлена последовательность формирования карбонатита и вторичного канкринита; возможно, по времени образования они близки.

В пределах развития канкринита впервые обнаружены флюорит-кальцитовые агрегаты с сульфидно-редкоземельной минерализацией. По минералогическому и химическому составу эти образования отличаются от карбонатита пегматитовой жилы. Карбонатит содержит бастнезит-(Се), анкилит-(Се), алланит-(Се), монацит-(Се), ильменит, циркон, минералы группы пирохлора, Nb-содержащий рутил. Апатит, флюорит и сульфиды Fe в карбонатите не обнаружены. Кроме этого, кальциты отличаются по химическому составу. Содержание MnO в кальците из карбонатита составляет 0.8—1.5 мас. %, из флюорит-кальцитового агрегата варьирует от 1.65 до 5.13 мас. %. Известно, что существует тенденция накопления Mn от ранних к поздним генерациям минера- 24

ла. Флюорит-кальцитовые образования с сульфидами и редкоземельными минералами ранее рассматривались как выделения поздних стадий образования карбонатитов в комплексе [1].

Выводы

С процессами альбитизации в кальцит-нефелин-полевошпатовом пегматите парагенетически связаны минералы Fe (пирит, аннит) и щелочно-щелочноземельных элементов (альбит, барит, стронцианит, фторапатит).

Флюорит-кальцитовые образования с сульфидноредкоземельной минерализацией сопряжены с процессами канкринитизации нефелина и следуют за формированием основного карбонатита с редкоземельно-редкометалльной минерализацией в пегматитовой жиле.

Автор благодарит В. А. Котлярова за проведение микрозондовых исследований, Е. В. Медведеву и Н. А. Исакову за обсуждение статьи.