Пикритовые флюидизатно-эксплозивные брекчии Хартесского комплекса (Приполярный Урал)

Автор: Голубева И.И., Шумилова Т.Г.

Статья в выпуске: 11 (215), 2012 года.

Бесплатный доступ

Дана петрографическая, петрохимическая и геохимическая характеристика ультрамафитов хартесского комплекса (Приполярный Урал), описанных ранее как кимберлиты. Изучение вещественного состава пород показало их принадлежность к флюдизатно-эксплозивным брекчиям пикритового состава.

Кимберлит, пикрит, эксплозивная брекчия, хартесский комплекс

Короткий адрес: https://sciup.org/149128550

IDR: 149128550

Текст научной статьи Пикритовые флюидизатно-эксплозивные брекчии Хартесского комплекса (Приполярный Урал)

Ультраосновные породы хартесского комплекса на Приполярном Урале вызывают интерес в связи с внешним сходством с кимберлитами, с которыми их роднит наличие большого количества округленных обломков оливина, заключенных в матриксе вторичных низкотемпературных минералов [4]. Породы данного комплекса расположены в южной части Ляпинского антиклинория, сложенного раннепротерозойскими метаоса-дочно-вулканогенными отложениями хобеинской (PR 3 hb) и маньинской (PR 3 mn) свит, перекрытыми с угловым несогласием сланцами верхнего кембрия-ордовика (рис. 1). Гипабиссальные тела видимой мощностью до 60 м с многофазным сложным строением имеют овальную форму, вытянутую в меридиональном направлении [2]. Впервые данные ультраосновные породы как кимберлиты описала Л. И. Лукьянова, опираясь на специфические химические особенности данных пород и слагающих их минералов [2]. Считалось, что хартесский комплекс является единственной достоверно определенной кимберлитовой формацией на Урале [5]. Нами проведены более детальные исследования с целью уточнения петрологических и геохимических особенностей данных пород.

Ультраосновные породы хартесского комплекса на макроуровне имеют темно-зеленый цвет, пятнистую текстуру. Многочисленные серпенти-низированные овальные обломки оливина темно-зеленого цвета в количестве 60—70 % погружены в светлозеленый матрикс вторичных минера-

Рис. 1. Схематическая карта района работ. 1 — метаосадочно-вулканогенные отложения протерозойского возраста, 2 — сланцы палеозойского возраста, 3 — границы района работ лов (рис. 2). Размеры обломков в среднем составляют 1—3 (реже до 7—8) мм. На свежих сколах по полуметаллическому блеску диагностируются октаэдрические кристаллики магнетита величиной 0.1—0.3 мм, равномерно рассеянные в породе, в которой их содержание не превышает 1 %.

Петрологические особенности . Порода имеет хорошо выраженную флюидальную текстуру, обусловленную ориентированным расположением удлиненных порфирокластов оливина, обтекаемых тонкопризматическим агрегатом тремолита, реже мелкочешуйчатым серпофитом (рис. 2, а, б). Оливиновые порфирокласты имеют округлую или овальную форму с заливообразными неровными краями, реже — остроугольные очертания. Контуры порфирокластов оливина на первой стадии формирования породы подчеркнуты магнетитовым пылевидным агрегатом, образующимся при серпентинизации. Количество магнетита в замещенном оливине может достигать 30—40 %.

На следующей стадии становления массива из-за интенсивной неоднократной низкотемпературной перекристаллизации породы очертания порфирокластов оливина становятся едва заметными, сливаясь с агрегатом вторичных минералов матрик-

са. Эксплозивный оливин претерпевает неоднократные низкотемпературные преобразования. Сначала он замещается серпентином, затем тальком (рис. 2, в). Оталькование затрагивает в одних случаях только края серпентиновых псевдоморфоз, в других — формирует микрочешуйчатый агрегат вдоль криволинейных трещин катаклаза.

При последующей перекристаллизации в эксплозивной брекчии вследствие низкотемпературного метасоматоза по серпентин-тальковым псевдоморфозам оливиновых обломков разиваются кальцийсодержащие минералы — тремолит и кальцит. Данная минерализация начинается с периферии обломков и постепенно проникает во внутренние области, вплоть до полного их замещения (рис. 2, г). Границы порфирокластов постепенно теряют четкие очертания, становятся невидимыми, так как вмещающий их субстрат сложен этими же вторичными минералами. Те же самые последовательные качественные преобразования претерпевает в породе и матрикс. Мелкочешуйчатый серпен-

Рис. 2. Микрофотографии флюидизатно-эксплозивных пикритовых брекчий хар-тесского комплекса: а, б — округлые обломки серпентинизированного оливина; в — замещение серпентинизированных обломков оливина тальком; г — кристаллизация кальцита по псевдоморфозам оливина и в серпентинитовом матриксе; д — развитие порфиробласт кальцита в флогопитизированном матриксе. Снимок 2, б сделан без анализатора, остальные — с анализатором тин цементирующей составляющей эксплозивной брекчии постепенно замещается кальцитом и агрегатом тремолита, представленным хорошо ограненными удлиненными кристалликами с относительно крупными размерами (0.2—1.0 мм в продольном сечении). Неравномерное распределение вторичных минералов и магнетита в матриксе придает породе пятнистую текстуру. Магнетит представлен несколькими генерациями с различными морфологическими особенностями — комковатыми обособлениями, пылевидным агрегатом, хорошо ограненными октаэдрическими кристалликами. Количество кристаллического магнетита напрямую связано со степенью перекристаллизации породы.

Флюидизатно-эксплозивные процессы, сопровождающиеся минеральными преобразованиями, не прекращались на всем протяжении становления описываемых пород. Об этом свидетельствует дезинтеграция тремолитового матрикса, включающего порфирокласты псевдоморфоз по оливину. В этом случае обломоч ная составляющая (размер обломков до 0.15 мм) представлена как измененным оливином, так и цементирующим их тремолитовым агрегатом. На данной стадии формирования пикритовой эксплозивной брекчии при разрушении целостности матрикса появляются первые единичные чешуйки флогопита, они же отмечаются в секущих прожилках с тончайшими апофизами. Нарастающая кристаллизация флогопита (до 50 %) сопровождается развитием титан- и кальцийсодержащих минералов: гроссуляра, титанита, пойкилобластов кальцита. Порода полностью утрачивает первичный минеральный состав эксплозивных оливиновых ультрамафитов, напоминающих кимберлиты, но структурно-текстурные особенности, присущие данным породам, сохраняются.

В первую очередь хорошо выражены текстуры течения, подчеркиваемые струйчатым флогопитом. Мелкозернистый гранат (размеры зерен около 0.1 мм) образует агрегаты в виде цепочек, вытягивающихся вдоль флюидальности породы, обусловленной ориентированным ростом чешуек слюды. Минерал в скрещенных николях практически не погасает, что характерно для кальцийсодержащих гранатов (видимо, гроссуляра). Его количество в породе достигает 5 %. Текстуры флюидального течения подчеркиваются относительно крупными (до 1—2 мм) порфиробластами кальцита, группирующимися в вытянутые слойки. Кальцит кристаллизовался после гроссуляра, так как последний встречается в кальцитовых порфиро-бластах в виде цепочек, которые обуславливают гелицитовую структуру.

Флюидальное течение породы проявлялось неравномерно и имело прерывисто-поступательный характер. Об этом свидетельствуют, например, посткинематические порфироб-ласты кальцита, которые в спокойной обстановке образуют бухтообразные края с выростами, проникающими вглубь флогопитового пластичного текучего матрикса (рис. 2, г). В центральных частях порфиробластов отмечаются обильные включения чешуек слюды, тогда как в регенерационных отростках они отсутствуют. При возобновлении течения кластогенного вещества посткинематические пор-фиробласты кальцита закручиваются в пластичном слюдистом материале, теряют тонкие выросты и приобретают сглаженные края. О вращении зе-

Таблица 1

Химический состав пикритовых флюидизатно-эксплозивных образований хартесского комплекса, %

Компонент	204201	607102	607103	607104	908601	908602	907801	203604	907604	502207	502209
SiO₂	40.56	37.78	41.76	40.71	41.24	43.26	37.96	48.64	43.22	37.23	37.33
TiO₂	0.25	0.23	0.17	0.17	0.17	0.24	0.22	0.23	0.34	0.41	0.14
А1₂О₃	6.5	4.4	3.32	4.29	4.03	3.8	3.81	4.4	5.44	12.56	4.82
Fe₂O₃	6.56	4.49	6.66	7.26	6.01	5.93	5.92	3.51	7	2.73	5.64
FeO	2.74	3.41	2.24	2.22	2.59	2.47	1.78	4.39	2.8	5.08	3.25
МпО	0.11	0.16	0.13	0.21	0.13	0.13	0.14	0.16	0.12	0.11	0.12
СаО	3.76	9.22	3.99	3.11	4.53	7.38	11.18	9.22	5.6	1.73	0.75
MgO	29.36	23.73	30.69	29.79	30.4	26.75	25.71	23.73	26.42	25.7	34.19
К₂О	0.05	0.05	0.26	0.33	0.46	1.06	0.068	0.005	2.69	8.78	0.51
Na₂O	0.18	0.41	0.4	0.23	0.22	0.35	0.2	0.41	0.55	0.17	0.09
Р₂О₅	0.28	0.17	0.16	0.16	0.0088	0.074	0.27	0.17	0.37	0.15	0.24
п.п.п.	8.85	4.4	9.19	10.24	9.69	7.39	11.99	4.4	4.89	5.15	12.45

Примечание. В заголовках колонок цифр номера образцов.

рен кальцита свидетельствует поперечное расположение в нем гелици-товых включений (цепочек мелкозернистого гроссуляра) относительно текстурного рисунка течения породы. Иногда кальцит встречается в виде

Рис. 3. Спектры распределения средних значений РЗЭ, нормированных по хондриту, в кимберлитах разных регионов [1] и эксплозивных пикритах хартесского комплекса: 1 — Канады, 2 — Якутии, 3 — Бразилии, 4—5 — Архангельской области, 6 — Тимана. Затушевано поле распределения редкоземельных элементов в пикритовых эксплозивных брекчиях хартесского комплекса

остроугольных обломков со глажеными углами, разбитых многочисленными катакластическими трещинами. Увлекаемые флюидизированной текучей массой обломки катаклазиро-ванного кальцита рассыпаются на от- дельные остроугольные фрагменты. В других случаях, подвергаясь пластичным деформациям, синкинематический кальцит образует причудливо изогнутые зерна, подчеркивающие флюидальный рисунок породы.

Титанит распределяется в породе, так же как и гранат, в виде вытянутых тонких слойков или скоплений остроугольных обломков с нечетко выраженными краями. В дальнейшем увлеченный флюидизированным флогопитовым матриксом титанито-вый агрегат постепенно дезинтегрируется и распадается на отдельные мелкие зернышки, рассеивающиеся в слюдистых струйках.

Флогопитовый пластичный чешуйчатый агрегат развальцовывается с образованием линзовидных или округлых обособлений. Вдоль трещин развальцевания кристаллизуется тонкоигольчатый тремолит, ориентированный длинной осью согласно флю-идальности породы. Тонкоигольчатый тремолитовый агрегат обтекает обломки, подчеркивая текстуры течения.

Петро- и геохимические особенности описываемых флюдизатно-эксп-лозивных образований хартесского комплекса (табл. 1, 2) соответствуют низкощелочным пикритам складчатых областей [3]. Для них характерны высокое содержание MgO (от 23.7 до 30.9 %), невысокая сумма щелочей. Увеличение содержания К₂О до 8.7 % объясняется появлением в породах флогопита. Но, с другой стороны, относительно высокая сумма редкоземельных элементов (21.6—45.7 г/т) соответствует платформенным пикритам [1]. В рассматриваемых пикритовых брекчиях отмечается относительно высокое содержание Ni (1023 г/т), Cr (2156 г/т), Со (81.2 г/т), Rb и Sr (соответственно 71 г/т и 212 г/т). Во фло-гопитизированных разновидностях

Таблица 2

Элементы-примеси в флюидизатно-эксплозивных пикритах хартесского комплекса, г/т

Элемент	607102	607101	607104	502207	502209	510101
Li	7.7	38.7	12.1	14.9	19.4	0.4
Be	0.61	2.0	1.3	0.6	0.5	He обн.
В	20.2	1.7	13.9	He обн.	3.7	2.5
Sc	13.2	32.0	20.6	34.7	13.9	8.9
V	107.0	98.3	83.8	169.5	121.5	40.1
Cr	2818.8	1095.2	2620.3	2093.8	2867.5	3114.8
Со	93.7	60.7	91.6	72.1	90.0	104.3
Ni	1655.8	486.4	1431.5	522.9	1234.5	1826.7
Си	32.4	9.6	41.5	71.2	33.7	12.0
Zn	54.9	73.7	36.6	59.9	47.3	44.0
Ga	4.7	5.1	4.6	6.3	4.5	1.1
Ge	1.4	1.4	1.4	0.9	1.2	0.9
Se	1.1	0.7	0.8	0.7	1.0	1.2
Rb	6.0	182.0	10.4	175.2	21.2	0.3
Sr	68.4	365.3	159.5	2995.6	113.9	12.7
Y	6.4	8.9	5.3	14.8	2.7	0.3
Zr	9.5	22.7	12.2	26.4	5.1	0.6
Nb	0.8	1.3	1.0	3.2	0.4	0.1
Ba	141.4	1410.0	105.7	823.3	176.2	120.9
La	4.7	6.8	5.1	17.7	2.7	0.2
Ce	9.5	15.0	15.5	31.4	8.4	0.4
Pr	1.1	2.1	1.5	3.7	1.2	He обн.
Nd	4.6	9.8	6.4	14.9	5.3	0.2
Sm	1.1	2.7	1.7	3.4	1.1	He обн.
Eu	0.4	1.0	0.5	1.7	0.4	He обн.
Gd	1.5	3.8	2.0	4.2	1.2	0.1
Tb	1.2	0.4	0.2	0.5	0.1	He обн.
Dy	1.0	1.8	1.2	2.8	0.6	0.1
Ho	0.2	0.3	0.2	0.6	0.1	He обн.
Er	0.6	0.9	0.6	1.6	0.3	He обн.
Tm	0.09	0.13	0.08	0.23	0.03
Yb	0.64	0.8	0.5	1.4	0.2	He обн.
Lu	0.1	0.12	0.06	0.2	0.02
Hf	0.28	0.7	0.4	0.9	0.2	He обн.
Pb	9.6	2.2	6.7	4.8	3.2	2.03
Th	0.79	1.8	0.9	1.4	0.6	0.01

Примечание. Элементы-примеси определены методом ICP MS в ИГГ УрО РАН.

пород с минерализацией гроссуляра, титанита и кальцита содержание последних сильно возрастает: Rb — 175 г/т и Sr — 2996 г/т (табл. 2). Редкоземельные спектры изученных нами пород имеют относительно крутой наклон, свидетельствующий о существенном фракционировании легких и тяжелых редкоземельных элементов (La/Yb 8—14). В породах, содержащих флогопит, гранат и титанит, суммарное количество данных элементов возрастает до 84 г/т (т. е. практически в два раза), но значение La/Yb остается в тех же пределах, т. е., несмотря на значительную перекристаллизацию с минеральными новообразованиями в флюидизированных эксплозивных пикритах, их геохимические характеристики сохраняются.

Для установления природы уль-трамафитовых брекчий хартесского комплекса мы построили графики распределения редкоземельных элементов в кимберлитах разных регионов (Канады, Якутии, Бразилии, Ар хангельской области и Тимана; рис. 3). Согласно этим графикам ультраос-новные породы хартесского комплекса явно отличаются от кимберлитов, характеризующихся значительным фракционированием РЗЭ (La/Yb = 29—363) и их высоким суммарным содержанием (до 151 г/т).

Таким образом, исследованные нами ультрамафиты с брекчиевой структурой, принадлежащие к хартесскому комплексу, по геохимическим и петрохимическим характеристикам можно отнести к флюидизатно-эксплозивным пикритам, имеющим двойственную природу скорее всего из-за смешения мантийного вещества древней платформы и надсубдукционного орогена, поэтому о тектонических условиях образования пикритовых флюидизатно-эксплозивных судить пока сложно.

Работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований УрО РАН (проекты № 12-У-5-1026 и № 12-У-5-1023).

Список литературы Пикритовые флюидизатно-эксплозивные брекчии Хартесского комплекса (Приполярный Урал)

Леснов Ф. П. Редкоземельные элементы в ультрамафитах и мафитовых породах и их минералах. Новосибирск: Академическое издательство «Гео», 2007. 401 с.
Лукьянова Л. И., Бельский А. В. Кимберлитовый магматизм на Приполярном Урале // Советская геология, 1987. № 1. С. 93-102.
Магматические горные породы / Гл. ред. Богатиков А. О. Т. 5. М.: Наука, 1988. 507 с.
Подкуйко Ю. А., Ваганов В. И., Захарченко О. Д., Шиятый И. Н. Щелочно-ультраосновные породы Приполярного Урала как возможный коренной источник алмазов // Руды и металлы, 2002. № 4. С. 12-15.
Тектоническое районирование и минерагения Урала (аналитический обзор). М.: Геокарт. ГЕОС, 2006. 180 с.

Статья научная