Петрография и минералогия позднедевонских долеритов центральной и юго-восточной части полуострова Канин

Канин Кряж (полуостров Канин) является частью Тиманского орогена, в пределах которого в девонское время проходили процессы рифтогенеза, сопровождаемые базитовым магматизмом [1-3]. На всей территории Тиманского орогена установлены базальтовые покровы и дайки долеритов, выделяемые в составе канино-тиманского долеритового комплекса (eD3kt) [4]. Абсолютный возраст этого комплекса, определенный по базальтам Вежаю-Во-рыквинского покрова Среднего Тимана, составляет 389±8 млн лет [5]. А.Б. Макеевым с соавторами [6] установлено, что магматиты Тимана относятся к разноглубинным, разнофациальным, крайне неравновесным породам, которые характеризуются непостоянством состава, различиями структурно-текстурных особенностей и вторичных преобразований, что может говорить о различных условиях плавления и кристаллизации пород [7].

На территории п-ова Канин периоды магматической активности пришлись на поздний протерозой и палеозой [8,1,3,9]. Магматиты позднего протерозоя представлены метадолеритами, монцонитами, двуслюдяными гранитами, пегматитами и щелочными габброидами, подробные данные по их геологии, составу и возрасту представлены в ряде публикаций [8,10,11]. Раннепалеозойские породы основного состава, а именно позднедевонские до-лериты и базальты полуострова, относящиеся, как и на Тимане, к канино-тиманскому долеритовому комплексу (eD3kt), менее изучены. Установлено, что эти породы относятся к трапповой формации и по ним еще в 70-х гг. прошлого столетия получены противоречивые данные абсолютного возраста от 378 до 288 млн лет [4]. Подробная вещественная характеристика этих пород на современном уровне отсутствует и на сегодняшний момент является весьма актуальной задачей.

В ходе геолого-съемочных работ в 20182019 гг. в составе Канинской партии ВСЕГЕИ под руководством Д.В. Зархидзе и А.С. Букасса нами опробованы дайки долеритов и покровы базальтов в центральной и юго-восточной частях п-ова Канин.

Целью данного исследования является геологическое и петрографическое описание долери-тов п-ова Канин, а также получение новых данных о минеральном составе и условиях кристаллизации изучаемых пород.

Материал и методы

Объектами исследования являются долериты канино-тиманского гипабиссального долеритового комплекса, отобранные в центральной части и на юго-востоке п-ова Канин. Описание и фотографирование шлифов проводилось на поляризационном микроскопе Olympus BX51, состав минералов и растровые снимки получены с помощью сканирующего микроскопа Tescom Vega 3 LMN с энергодисперсным спектрометром X-Max (аналитики: Е.М. Тропни-ков, А.С. Шуйский) в ЦКП «Геонаука» Института геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН. Расчет температур кристаллизации пироксенов долеритов был выполнен по методике, разработанной Линдсли [12]. Давление, при котором кристаллизовались пирок- сены, рассчитано на основе диаграммы влияния давления на содержание катионов Al и Ti [13].

Геология и петрография

На п-ове Канин канино-тиманский комплекс представлен интрузивными дайками долеритов и телами субвулканических базальтов, расположенными в основном в центральной части (реки Горелая, Тальбей, Падлей, Менсейяха, Мурсеяха) и частично на юго-востоке полуострова (побережье Чешской губы, бассейн р. Б. Ойва, р. Немазямаяха) (рис.1).

Долериты комплекса образуют дайки, секущие рифейские сланцы. Мощность тел 2-10 м, редко встречаются дайки, достигающие 50 м (р. Пад-лей, р. Тальбей). По данным предшественников их протяженность от нескольких до первых десятков километров [4], простирание преимущественно субмеридиональное, реже северо-западное (рис. 2). Цвет породы темно-серый, голубовато- или зеленовато-серый.

В петрографическом строении долеритов выделяются следующие особенности. По размерности зерен структура долеритов делится на тонко- (0,25 — 0,6 мм) и мелкозернистую (1,0 — 1,5 мм). Текстура пород чаще всего массивная, в единичных случаях миндалекаменная. Миндалины мелкие (до 1 мм), зональные, выполнены сидеритом, кальцитом и кварцем. Микроструктура пород офитовая (рис. 3), реже порфировая (рис. 3 е), пойкилоофи-товая (рис. 3 а). Редкие порфировые вкрапленники (до 1,8 мм) представлены не зональными лейстами плагиоклаза, соответствующего по химическому составу битовниту. Основная масса породы сложена преимущественно зональными клинопироксенами и плагиоклазами. Плагиоклаз встречается в виде лейст размером от 0,5 до 1,5 мм, часто наблюдается замещение минерала поздним альбитом или олигоклазом. Клинопироксен представлен ксеноморфными, реже гипидиоморфными кристаллами, размером от 0,25 до 1,5 мм. Минерал плеохроирует в белых, желтых и бежевых тонах, угол погасания составляет 40°.

Большинство даек довольно монотонны в структурном плане. Чаще всего встречаются мелкозернистые породы, реже тонкозернистые, иногда наблюдается зональность в виде увеличения размерности зерен от одного края к другому. В некоторых дайках наблюдаются миндалины с одного края тела. В целом долериты центральной и юго-восточной частях п-ова Канин схожи между собой, они разделяются на тонкозернистые (рис. 3 а, б), мелкозернистые (рис. 3 в, г), с вкрапленниками плагиоклаза (рис. 3 е), с миндалинами (рис. 3 д) и подверженные выветриванию (рис. 3 в, г).

Для долеритов были выявлены следующие минералогические особенности.

В плагиоклазах долеритов как центральной части полуострова, так и на юго-востоке, центры плагиоклазов по химическому составу соответствуют лабрадору An50-69, в единичных случаях битовниту An70-72, ближе к краю состав меняется на более

1  2  3  4  5  6789 10

Рис. 1 Геологическая карта хребта Канин Камень с участками отбора материала (по [1]): 1 – девонские базальты, 2 – граниты, 3 – дайки девонских долеритов, 4 – пегматиты, 5 – метадиабазы и амфиболиты, 6 – стратиграфические несогласия, 7 – разломы, 8 – 10 участки отбора материла. Отложения: Q – четвертичные, J – юрские; J 2+3 – средне- и верхнеюрские; T 1 – нижнетриасовые; P 2 t – верхнепермские, татарский ярус; P 1 a – нижнепермские, ас-сельский ярус; C – каменноугольные; D 3 f – верхнедевонские, франский ярус; D 2 – среднедевонские; S 2 – верхнесилурийские; S 1 – нижнесилурийские; PR 2 – верхнедокембрийские; PR 2 mk – микулкинская серия: гнейсовидные алевро-псаммиты и кристаллические сланцы, скарноиды; PR 2 tr – тархановская серия: PR 2 tr 1 – нижняя свита, кварцито-сланцевая, PR 2 tr 2 – средняя свита, сланцевая, PR 2 tr 3 – верхняя свита, сланцево-кварцитовая; PR 2 tb – табуевская серия :PR 2 tb 1 – свита ручья Болванского: песчаники, алевролиты и глинистые сланцы, PR 2 tb 2 – яней-ская свита, PR 2 tb 3 – гнильская свита: глинистые сланцы и филлиты, карбонатно-терригенные породы.

Fig. 1. Geological map of the Kanin Kamen Ridge with sampling sites (according to [1]): 1 – Devonian basalts, 2 – granites, 3 – Devonian dolerite dikes, 4 – pegmatites, 5 – metadiabases and amphibolites, 6 – stratigraphic unconformities, 7 – faults, 8 – 10 sites of material selection. Deposits: Q – Quaternary, J – Jurassic; J 2 + 3 – Middle and Upper Jurassic; T 1 – Lower Triassic; P 2 t – Upper Permian, Tatar stage; P 1 a – Lower Permian, Asselian stage; C – coal; D 3 f – Upper Devonian, Frasnian stage; D 2 – Middle Devonian; S 2 – Upper Silurian; S 1 – Lower Silurian; PR 2 – Upper Precambrian: PR 2 mk – Mikulkin series: gneiss-like silty-psammites and crystalline schists, skarnoids; PR 2 tr – Tarkhan series: PR 2 tr 1 – lower formation, quartzite-shist, PR 2 tr 2 – middle formation, shist, PR 2 tr 3 – upper formation, shalequartzite; PR 2 tb – Tabuev series: PR 2 tb 1 – suite of the Bolvansky brook: sandstones, siltstones and clay shales, PR 2 tb 2 – Yanei suite, PR 2 tb 3 – Gnil’ suite: clay shales and phyllites, carbonate-terrigenous rocks.

Рис. 2. Схема геологического положения (строения) даек долеритов: а, в — дайка долеритов на побережье Чешской губы; б, в — дайка долеритов в бассейне р. Тальбей. Условные обозначения: 1 — долериты, 2 — миндалекаменный долерит, 3 — кристаллические сланцы по песчанику и алевролиту, 4 — песчаник, 5 — эллювиально-деллювиальные развалы, 6 — место отбора проб.

Fig. 2. Scheme of the geological position (structure) of dolerite dikes: a, в – dolerite dike on the coast of the Czeсh Bay, б, в – dolerite dike in the basin of the river Talbey. Legend: 1 – dolerites, 2 – amygdaloidal dolerite, 3 – crystalline shists along sandstone and siltstone, 4 – sandstone, 5 – eluvial-deluvial breakdowns, 6 – sampling site.

Рис. 3. Долериты п-ова Канин: долериты центральной части полуострова – а, в, д, е; долериты юго-востока полуострова – б, г; а–е – офитовая структура: а, б — тонкозернистая структура, в, г — мелкозернистая структура, д — миндалины кальцита с хлоритовой каемкой, е — вкрапленники плагиоклаза (фото с анализатором).

Fig. 3. Dolerites of the Kanin Peninsula: dolerites of the central part of the peninsula – а, в, д, е; dolerites of the southeast of the peninsula – б, г; а-е – ophitic texture: а, б – fine-grained texture, в, г – close-grained texture, д – calcite amygdale with a chlorite border, е – plagioclase phenocrysts (photo with an analyzer).

натриевый и соответствует низкокальциевому лабрадору An 50-60 , либо андезину An 33-49 (рис. 4; табл. 1).

Клинопироксены долеритов центральной части полуострова по химическому составу в центре зерна соответствуют преимущественно авгиту и магнезиальному пижониту, в единичных случаях составы соответствуют промежуточному пижониту и субкальциевому авгиту. В краевой части содержание железа постепенно увеличивается, и состав пироксена меняется в сторону ферроавгита, реже субкальциевого ферроавгита и железистого пижонита (рис. 5; табл.2). Наличие пижонита указывает на тонкие структуры распада твердого раствора, которые трудно диагностировать в шлифах, данные структуры свидетельствуют об условиях медленного остывания расплава [14].

Химический состав в центре зерен клинопироксенов долеритов юго-востока соответствует авгиту, по краям состав либо остается прежним, либо переходит в более железистые разности: ферроавгит и субкальциевый ферроавгит (рис. 5; табл.3).

Акцессорные минералы представлены апатитом и КПШ. Установленный апатит образует редкие скелетные изометричные и игольчатые кристаллы микроскопических размеров (0,01–0,03 мм). КПШ в до-леритах встречается в единичных зернах (размер до 0,1 мм).

Из рудных минералов в долеритах установлено значительное количество скелетных кристаллов ти-таномагнетита со структурой распада (рис. 6). Размер кристаллов достигает 0,5 мм, в единичных случаях 1 мм. Данный минерал делится на три группы по наличию ламелей и их химическому составу.

Первую группу составляют гомогенные титано-магнетиты без видимых структур распада. В составе данных титаномаг-нетитов присутствует относительно большое количество TiO2=19–26 мас. %, хи- мическая формула минерала варьирует в пределах Fe2+0,91-2,87 (Ti3+0,43-0,74 Fe3+0,7-1,41)O4 (табл.4). Тита-номагнетиты без структуры распада установлены в центральной части полуострова и на юго-востоке.

Во вторую группу входит титаномагнетит долеритов со структурой распада. Химическая формула минерала варьирует в более широких пределах Fe2+0,87-1,58 (Ti3+0,34-0,77 Fe3+1,01-1,55) O4. Содержание диоксида титана в матриксе составляет TiO2 = 13–25 мас. %. Ламели имеют в составе содержание TiO2=28–40 мас. %, Fe2O3=51–65 мас. %, минальные соотношения ламелей: Ilmenite (35–64), Hematite (34–64), Geikelite (1–3), Pyrophanite (0–2). Минералы из данной группы установлены только в центральной части п-ова Канин.

Третью группу составляет титаномагнетит с более крупными и четкими ламелями ильменита. Химическая формула минерала варьирует в широких пределах Fe²⁺ 0,87-1,59 (Ti³⁺ 0,34-0,65 Fe³⁺ 1,06-1,46 ) O 4 . Содержание диоксида титана в матриксе минерала составляет TiO 2 = 9–27 мас. %. Содержание TiO 2 в ла-

Рис. 4. Составы плагиоклазов долеритов п-ова Канин. Условные обозначения: плагиоклазы долеритов юговосточной части полуострова (а): 1 – центр зерна, 2 – край зерна. Плагиоклазы из долеритов центральной части полуострова (б): 3 – центр зерна, 4 – край зерна.

Fig. 4. Compositions of plagioclases of dolerites of the Kanin Peninsula. Legend: dolerite plagioclases of the southeastern part of the peninsula (a): 1 – grain center, 2 – grain edge. Plagioclases from dolerites of the central part of the peninsula (б): 3 –grain center, 4 – grain edge.

Химический состав (мас. %) плагиоклазов долеритов п-ова Канин

Chemical composition (wt.%) of plagioclases of dolerites of the Kanin Peninsula

Таблица 1

Table 1

. Компонент, мас. %	Центральная часть полуострова				Юго-восток полуострова
	Минерал
	лабрадор	андезин	битовнит	лабрадор	лабрадор	андезин	битовнит	лабрадор
	№ образца
	1115	1115	1676-1	1676-1	406501	406501	351501	351501
	Положение точки
	центр	край	центр	край	центр	край	центр	край
SiO 2	51.27	57.21	49.4	53.19	54.52	60.53	49.25	52.25
Al 2 O 3	30.39	27.24	31.68	29.54	28.63	24.7	30.76	30.31
CaO	13.87	9.53	15.23	12.37	11.65	7.6	14.56	13.58
Na 2 O	3.53	5.84	2.69	4.23	4.75	6.78	2.92	3.6
K 2 O	0.18	0.28	0.14	0.23	0.24	0.4	0.12	0.2
Сумма	99.24	100.1	99.14	99.56	99.79	100.01	98.1	100.71

мелях – 37–50 мас. %, Fe 2 O 3 = 49–58 мас. %, ми-нальные соотношения ламелей: Ilmenite (54–90), Hematite (13-44), Geikelite (0–3), Pyrophanite (1–2). Подобные разновидности установлены как в центральной, так и в юго-восточной части полуострова.

Наличие или отсутствие структуры распада, а также различие в химическом составе ламелей ти-таномагнетита может быть связано с условиями кристаллизации минерала. Титаномагнетит без структуры распада мог кристаллизоваться в результате быстрого остывания расплава. Наличие структуры распада свидетельствует о более медленном остывании [16]. Титаномагнетит без структуры распада наблюдается преимущественно у дайек маленькой мощности.

Помимо титаномагнетита, из рудных минералов в долеритах установлены сульфиды: халькопирит в виде изометричных зерен размером до

0,025 мм и пирит в виде единичных кристаллов размером до 0,015 мм. В редких случаях отмечаются галенит и ильменит. В межзерновом пространстве долеритов наблюдается стекло, полностью замещенное палагонитом.

Для выяснения температуры и давления кристаллизации долеритов был использован ряд диаграмм.

С помощью диаграммы Линдсли [12] для определения температуры кристаллизации для всех изученных клинопироксенов установлено, что центры зерен пироксенов центральной части полуострова кристаллизовались при температуре преимущественно от 1200 до 1100°С, в то время как на юго-востоке температура кристаллизации была немного ниже, от 1100 до 1000°С. В краевой части зерен температура варьировала в пределах от 1100 до 900°С независимо от района исследований. Так-

Рис. 5. Положение фигуративных точек состава клинопироксенов (по [15]) из позднедевонских долеритов п-ова Канин. Условные обозначения: пироксены из долеритов юго-восточной части полуострова: 1 – центр зерна, 2 – край зерна. Пироксены долеритов центральной части полуострова: 3 – центр зерна, 4 – край зерна, 5 – пироксены со структурой распада (центр зерна), 6–пироксены со структурой распада (край зерна).

Fig. 5. Position of the figurative points of the clinopyroxene composition (according to [15]) from the Late Devonian dolerites of the Kanin Peninsula. Legend: pyroxenes from dolerites in the southeastern part of the peninsula: 1 – grain center, 2 – grain edge. Dolerite pyroxenes in the central part of the peninsula: 3 – grain center, 4 – grain edge, 5 – pyroxenes with exsolution (grain center), 6 – pyroxenes with exsolution (grain edge).

Таблица 2

Химический состав (мас. %) пироксенов долеритов центральной части п-ова Канин

Table 2

Chemical composition (wt.%) of dolerite pyroxenes of the central part of the Kanin Peninsula

Компо по-нент, мас. % Центральная часть полуострова Минерал Авгит Авгит Ферроавгит Ферроавгит Mg пижонит Mg пижонит Fe пижонит Fe пижонит № образца 1115 1679 1115 1679 1115 1676-1 1115 1115 Положение точки центр центр край край центр центр центр центр SiO2 51.64 52.04 50.21 49.91 54.29 54 49.6 49.12 TiO2 0.74 0.61 0.48 0.69 0.35 0.21 0.35 0.33 Al2O3 2.17 3.3 1.08 1.01 0.82 1.06 0.58 0.49 FeO 12.29 7.47 20.42 23.43 17.41 14.53 32.02 32.38 MnO 0.26 0.2 0.51 0.47 0.43 0.36 0.88 0.92 MgO 16.55 18.23 9.28 9.42 22.87 24.44 9.77 9.75 CaO 15.76 18.09 16.66 15.13 4.11 5.18 5.71 4.97 Na2O - - - - - - - - K2O - - - - - - - - Сумма 99.41 99.94 98.64 100.06 100.28 99.78 98.91 97.96 же можно отметить следующие тенденции изменения составов клинопироксенов и температур их кристаллизации в различных участках даек.

В клинопироксенах долеритов центрального района п-ова Канин количество пижонита уменьшается от западных бортов даек к восточным. Для даек юго-востока полуострова характерно как от- сутствие зональности породообразующих минералов в теле, так и ее наличие. Установленная зональность в теле выражается в наличии изменения химического состава пироксенов в зависимости от их раcположения в теле. Так, зональность пироксенов прослеживается в западном борту и центре тела (авгит-ферроавгит) и отсутствует в восточном борту

Таблица 3

Химический состав (мас. %) пироксенов долеритов юго-востока полуострова Канин

Table 3

Chemical composition (wt.%) of dolerite pyroxenes in the southeast of the Kanin Peninsula

Юго-восток полуострова
Компонент, мас. %	Минерал
	авгит	ферроавгит	авгит	авгит
	№ образца
	400504	400504	406501	406501
	Положение точки
	центр	край	центр	край
SiO 2	51.85	48.02	52.15	49.55
TiO 2	0.71	0.76	0.72	1.6
Al 2 O 3	1.32	0.98	2.66	2.64
FeO	14.97	27.17	8.15	17.27
MnO	0.38	0.64	-	0.41
MgO	15.97	7.55	16.53	11.5
CaO	14.74	13.31	19.11	16.91
Na 2 O	-	-	-	-
K 2 O	-	-	-	-
Сумма	99.94	98.43	99.32	99.88

(авгит-авгит). В породах, по всей видимости, происходил «отток тепла от лежачего борта к висячему». Тита-номагнетит с более обильными и тонкими структурами распада сочетается с зональным пироксеном (ав-гит-ферроавгитом), титаномагнетит с редкими ламелями наблюдается совместно с незональным пироксеном (авгитом).

На основе диаграммы влияния давления на содержание катионов Al и Ti [13] было установлено, что центральные составы зерен клинопироксенов попадают в поле давлений от 4,3 до 14,3 кбар (рис. 7). Составы краевых частей клинопироксенов соответствуют полям давлений в 1 atm. Таким образом, от центров зерен к краям прослеживается закономерность уменьшения давления при кристаллизации клинопироксенов и соответственно долеритов. Исходя из этой диаграммы также можно сде-

Рис. 6. Скелетные кристаллы титаномагнетита в долеритах центральной части п-ова Канин: а – гомогенные кристаллы титаномагнетита, б – кристаллы титаномагнетита со слабой структурой распада, в – титаномагнетит с интенсивной структурой распада (фото в обратно рассеянных электронах).

Fig. 6. Skeletal crystals of titanomagnetite in dolerites of the central part of the Kanin Peninsula: a – homogeneous crystals of titanomagnetite, б – titanomagnetite crystals with weak exsolution, в – titanomagnetite with intense exsolution (photo in backscattered electrons).

Таблица 4

Химический состав (мас. %) титаномагнетита долеритов п-ова Канин

Chemical composition (wt.%) of titanomagnetite from dolerites of the Kanin Peninsula

Table 4

Компонент, мас. %	Центральная часть полуострова					Юго-восток полуострова
	№ об				разца
	1676-1	1676-1	1115	1115	1679	351501	400401	400401
	Положение точки
	ламель	матрикс	ламель	матрикс	матрикс	матрикс	ламель	матрикс
SiO 2	0,2	0,33	-	0,22	0,33	0,69	5,44	0,54
TiO 2	50,65	13,91	31,98	19,69	24,83	26,53	51,07	23,12
Al 2 O 3	-	1,85	0,83	1,74	1,83	2,32	0,7	2,13
FeO	46,71	76,98	54,82	67,74	69,86	65,03	34,52	60,17
MnO	0,68	1,16	0,6	0,55	-	3,11	-	4,35
MgO	0,5	-	0,86	-	0,42	-	-	-
V 2 O 5	-	-	-	-	0,81	-	-	-
Сумма	98,74	94,23	89,09	89,94	98,08	97,68	91,73	90,31

Рис. 7. Вариационная диаграмма Ti-Al (по [16]) для пироксенов позднедевонских долеритов п-ова Канин. Условные обозначения: пироксены долеритов юго-восточной части полуострова: 1 – центр зерна, 2 – край зерна. Пироксены долеритов центральной части полуострова: 3 – центр зерна, 4 – край зерна.

Fig. 7. Variational diagram of Ti-Al (according to [13]) for pyroxenes of the Late Devonian dolerites of the Kanin Peninsula. Legend: dolerite pyroxenes of the southeastern part of the peninsula: 1 – grain center, 2 – grain edge. Dolerite pyroxenes in the central part of the peninsula: 3 – grain center, 4 – grain edge.

лать вывод, что начало кристаллизации долеритов центральной части п-ова Канин происходило в более глубинных условиях по сравнению с таковыми же породами юго-восточной части полуострова.

Заключение

В результате исследований минерального состава пород изучаемого комплекса установлено, что долериты центра и юго-востока полуострова отличаются между собой по глубине кристаллизации пород и скорости остывания расплава. Так, до-лериты из центральной части полуострова относятся к более глубинными породам, кристаллизовавшимся при более высоких температурах и давлении, относительно пород юго-востока.

Таким образом, при общем сходстве, доле-риты имеют различия минерального состава в зависимости от района исследований и зональности в телах, что, вероятно, связано с эволюцией девонского магматического очага и процессами магматической дифференциации.