Редкометалльные гранитоиды (Кулемшор, Приполярный Урал)
Автор: Удоратина О.В., Капитанова В.А., Варламов Д.А.
Журнал: Известия Коми научного центра УрО РАН @izvestia-komisc
Рубрика: Геолого-минералогические науки
Статья в выпуске: 1 (17), 2014 года.
Бесплатный доступ
Рассматриваются гранитоиды южной части Торговско-Кефталыкского массива, в которых развит наложенный комплекс уран-ториевых и редкометалльно-редкоземельных минералов. Гранитоиды относятся к гранитам А-типа позднекембрийского возраста, сформировались в постколлизонное время и маркируют начало рифтогенного этапа развития Урала. Минерализация связана с натровым щелочным метасоматозом, проявленным в зонах катаклаза и милонитизации гранитоидов.
Редкометалльная минерализация, граниты а-типа, приполярный урал
Короткий адрес: https://sciup.org/14992663
IDR: 14992663
Текст научной статьи Редкометалльные гранитоиды (Кулемшор, Приполярный Урал)
На севере Урала допалеозойские гранитои-ды широко развиты в полях древних метаморфи-тов. Нередко с ними связана редкометалльная минерализация, иногда формирующая месторождения. На Приполярном Урале в зоне ЦентральноУральского поднятия гранитоиды пользуются значительным распространением. За более чем 60летнюю историю изучения были освещены вопросы их геологии, петрографии, петрохимии, геохимии и рудоносности [1–3]. Полученные за последние годы результаты существенно дополняют и расширяют знания о них. Кроме того, эти данные позволяют показать, в какой связи (генетической или параге-нетической) находились гранитоидный магматизм и оруденение.
Геолого-петрографическая характеристика пород. Исследуемые гранитоиды развиты в верховьях р. Торговой на Приполярном Урале. Это самый южный выход крупного Торговско-Кефталык-ского массива, вскрытого в пределах южной части Ляпинского мегаантиклинория, расположенного на Центрально-Уральском поднятии (рис.1). Выходы этого массива наблюдаются в виде группы тел, протягивающихся в субмеридиональном направлении на 45 км. В южном окончании массива мощность выходов гранитоидов резко сокращается, и они постепенно выклиниваются, образуя небольшое количество пластовых тел мощностью 100–500 м.
Породы массива относятся к сальнерско-маньхамбовскому гранодиорит-гранитному комплексу [4], выделение которого является спорным в связи с появлением новых геохимических и геохронологических данных [5, 6] . Гранитоиды прорывают зеленосланцевые метаморфиты саблегорской свиты (RF-Є 1 sb ), в западной части массива между ними наблюдаются четкие интрузивные контакты, а в восточной части – контакт тектонический. Породы массива перекрываются нижнеордовикскими отложениями тельпосской свиты (O 1 tl ), которые в изобилии содержат продукты разрушения гранитоидов [7]. Гранитные тела конформны вмещающим отложениям.
Массив многофазовый, основная его часть сложена крупнозернистыми биотитовыми и двуслюдяными гранитами, часто гнейсо- и порфировидными. Отмечается наличие гранодиоритов и тоналитов, отнесенных нашими предшественниками к гибридным породам фации эндоконтактов, жиль-

Рис. 1. А – Схематическая геологическая карта (по Е.П. Калинину, В.Н. Пучкову, Н.П. Юшкину, 1968 г.). Рифейско-кембрийские отложения: саблегорская свита (RF 3 -Є 1 sb ): 1 – кварцевые порфиры и их туфы, 2 – вулканокластические образования в поле кислых эффузивов, 3 – порфириты и их туфы, 4 – кварц-серицит-хлоритовые сланцы; мороинская свита (RF3 mr ): 5 – линзы мраморизованных известняков и известковистых сланцев; хобеинская свита (RF3 hb ): 6 – кварциты, гравелиты, кварц-серицитовые сланцы. Интрузивные породы: 7 – габбро, габбро-диабазы; 8 – граниты главной интрузивной фации (торговский тип); 9 – граниты апикальной фации (кефталыкский тип); 10 – гибридные породы (плагиограниты, гранодиориты, диориты) фации эндоконтактов; 11 – зоны альбитизации; 12 – включения микропегматитовых гранитов в кислых эффузивах и их туфах. Геологические границы: 13 – установленные (а), предполагаемые (б); линии тектонических нарушений: 14 – установленные, 15 – предполагаемые (зона катаклаза в изверженных породах), 16 – номера профилей пробоотбора.
Б – Общая геологическая схема размещения гранитоидных массивов Центрально-Уральского поднятия. Названия массивов даны в рамках.
ные породы представлены дайками метадолеритов и аплитов. Формирование этих пород по ряду данных происходило при температуре 535-600 ° С, по совокупности признаков породы массива формировались в гипабиссальных условиях и в общем близких производным сухих гранитоидных магм [7].
Материалы и методы исследований
Опробованы гранитоиды южного окончания массива (в верховьях р. Морткулемшор, бассейн р.Торговой) и так называемые метаграниты (альби-тизированные граниты), обогащенные уран-ториевыми и редкометалльно-редкоземельными мине- ралами. Проведено их комплексное изучение (положение точек опробования показано на рис.1). Вкрест простирания рудной зоны по профилям 91– 97, расстояние между которыми составляет 250 м, через каждые 100 м были взяты пробы (91-1, 91-2…91-16а), исследования гранитных пород приведены ниже.
Образцы проанализированы классическим химическим методом и методом РФС в лаборатории химии Института геологии Коми НЦ УрО РАН. Содержания редких и редкоземельных элементов определялись нейтронно-активационным и рентгенорадиометрическим методами в ГЕОХИ РАН (г. Москва) и количественным спектральным анализом в ИГ Коми НЦ УрО РАН (табл. 1, 2). Ниже рассматриваются особенности минерального, химического и редкоэлементного составов изученных пород.
Результаты исследований
Для гранитоидов (гранодиоритов и гранитов) характерны светло-серая или бежевая окраска, такситовая гнейсоватая текстура и среднекрупнозернистая структура, а их текстурные неоднородности обусловлены линейным расположением темноцветных минералов.
Гранодиориты имеют среднекрупнозернистую бластогранитную и порфировидную структуру, с участками сохранившейся гранитной, гипидиоморфнозернистой. В состав породы входят следующие минералы, об. %: плагиоклаз (андезин, олигоклаз, альбит – An 1–45 ) – 30, кварц – 20–25, пертитовый калиевый полевой шпат – менее 15, хлоритизированная роговая обманка – до 20, биотит – до 10. Вторичные минералы представлены альбитом, хлоритом, эпидотом и цоизитом, их содержание может достигать 20 об. %.
Граниты характеризуются среднекрупнозернистой бластогранитной структурой с участками сохранившейся гранитной и графической. В их минеральный состав входят, об. %: плагиоклаз (олигоклаз, альбит – An 3–16 ) – 15–40, кварц – 20–40, микроклин-пертит – 20–40, биотит – менее 10, мусковит – 1. Вторичными минералами являются стильпномелан, серицит, хлорит и эпидот.
Альбитизированные граниты имеют среднекрупнозернистую гранитовую, порфировидную, бластогранитную структуру с участками сохранившейся гранитной, графической и новообразованной гранобластовой. В минеральном составе этих разновидностей содержатся, об. %: плагиоклаз (олигоклаз, альбит – An 3-16 ) – до 20, кварц – 30, микроклин-пертит – 40, биотит – 1, мусковит – 1, рудные (акцессорные) – до 5. Наблюдается новообразованный эгирин. Основные акцессорные минералы представлены алланитом, титанитом, цирконом, фторапатитом, гранатом, эпидотом, в большинстве индивидов просматривается отчетливая зональность. Широко развиты рудные минералы – магнетит (редко Ti-магнетит) и Mn-ильменит, к вторичным минералам относятся стильпномелан, серицит, хлорит и эпидот. Характерно совместное нахождение магнетита и ильменита.
В породах, слагающих Кулемшорский участок (рудное поле), отчетливо проявился динамометаморфизм, что выражено в катаклазе, а нередко и милонитизации. Микроструктура этих пород изменялась от графических, гранитных (рис. 2, a, б) до структур, в которых проявился начальный катаклаз (рис. 2, в, г), и далее до сильно катаклазированных структур и даже до структур с признаками начальной милонитизации (рис. 2, д, е). Этот факт является определяющим для локализации комплексного оруденения.
Граниты катаклазированы, на этих участках проявлен натровый метасоматоз. В породах наблюдается альбитизация, в межкатаклазовом матриксе совместно с кварц-альбитовым агрегатом присутствуют эгирин, биотит, зональный алланит, Mn-ильменит (вплоть до пирофанита), часто замещенный титанитом, а также преобразованный или новообразованный циркон. По данным микрозондо-вого анализа, в качестве второстепенных диагностирован целый ряд редких минералов, редкоземельных и радиоактивных элементов: торит, эшинит, фергусонит (в том числе обогащенный Yb и Dy), иттриалит, ксенотим, монацит, бастнезит, синхизит, кальциоанкилит, браннерит, поликраз, колумбит, Nb-рутил, бадделеит. Кроме того, выявлены геренит-(Y), торианит, разные фосфатосиликаты тория, ванадийсодержащий (до 3 мас. % V 2 O 5 ) эпидот (рис. 3).
К первичным могут быть отнесены некоторые минералы ниобия (в виде включений в ильмените, например, фергусонит, колумбит, Nb-рутил), частично торит (включения в первичном цирконе), а также монацит и ксенотим. Основная же часть указанных минералов носит явно наложенный характер и выделяется в виде каемок и оторочек минералов, а также заполняет трещины и межзерновые пространства. Образовались они, скорее всего, в результате преобразования первичных акцессори-ев – алланита, титанита, апатита, циркона под воздействием позднейшего натрово-углекислотного метасоматоза. Большинство зерен первичных акцессорных минералов (особенно их центральные зоны) содержат значительные примеси REE (апатит, алланит, даже титанит – до 3–4 мас. % Y 2 O 3 ), тория (алланит, циркон), стронция и фтора (апатит), и их разрушение или преобразование высвобождает редкие земли, торий, уран, а также фтор, что ведет к формированию редкоземельных и торийурановых минералов позднего парагенезиса.
Для части пород свойственна иттриевая (с наличием тяжелых РЗЭ иттриевой группы) специализация, причем иттрий и тяжелые РЗЭ сконцентрированы в первичных титаните, апатите, реже обнаруживаются в алланите. При их метасоматическом преобразовании формируется комплекс иттриевых минералов (иттриалит, поликраз, геренит, вторичные фергусонит и ксенотим и т.п.).
Алланит (центральные части кристаллов) и апатит являются основными концентраторами легких REE на магматической стадии, и их разруше-
Таблица 1
Компоненты |
91-8 |
91-9 |
93-2 |
93-11 |
94-2 |
94-5 |
94-6 |
94-7 |
94-9 |
97-10 |
91-1 |
91-12 |
91-16а |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
SiO2 |
73,68 |
72,30 |
73,61 |
76,08 |
73,36 |
66,93 |
75,29 |
70,17 |
75,12 |
70,96 |
73,16 |
71,56 |
71,95 |
ТЮ2 |
0,24 |
0,36 |
0,37 |
0,19 |
0,28 |
0,15 |
0,22 |
0,39 |
0,24 |
0,27 |
0,25 |
0,69 |
0,22 |
А12О3 |
12,37 |
11,74 |
12,81 |
11,18 |
12,02 |
11,33 |
11,83 |
13,26 |
11,66 |
12,90 |
13,68 |
15,69 |
16,63 |
Ре2О3 |
2,68 |
4,25 |
2,56 |
3,18 |
3,25 |
0,87 |
3,38 |
4,27 |
3,09 |
1,98 |
1,22 |
1,48 |
1,70 |
FeO |
0,48 |
0,67 |
1,06 |
0,45 |
0,44 |
0,50 |
0,35 |
0,14 |
0,49 |
1,17 |
0,74 |
0,83 |
0,52 |
МпО |
0,06 |
0,05 |
0,07 |
0,04 |
0,04 |
0,01 |
0,01 |
0,06 |
0,02 |
0,07 |
0,04 |
0,01 |
0,02 |
МдО |
0,43 |
0,49 |
0,09 |
0,06 |
1,15 |
1,10 |
0,43 |
0,73 |
0,59 |
0,54 |
0,71 |
0,12 |
0,73 |
СаО |
0,77 |
1,08 |
1,19 |
0,68 |
0,96 |
6,35 |
0,15 |
1,40 |
0,35 |
1,85 |
1,02 |
0,13 |
0,27 |
Na2O |
4,24 |
3,94 |
4,67 |
3,66 |
3,31 |
3,44 |
4,06 |
3,80 |
3,66 |
4,63 |
3,43 |
4,12 |
3,53 |
К2О |
4,37 |
3,94 |
2,32 |
3,87 |
3,92 |
4,68 |
3,67 |
4,59 |
4,12 |
3,74 |
4,14 |
3,36 |
2,58 |
р2о5 |
0,10 |
0,06 |
0,28 |
0,02 |
0,25 |
0,09 |
0,08 |
0,16 |
0,15 |
0,32 |
0,06 |
0,02 |
0,19 |
Ппп |
0,58 |
1,42 |
0,97 |
0,50 |
1,02 |
4,55 |
0,54 |
1,04 |
0,51 |
1,57 |
1,38 |
1,91 |
1,66 |
Сумма |
100,00 |
100,30 |
100,00 |
99,91 |
100,00 |
100,00 |
100,01 |
100,01 |
100,00 |
100,00 |
99,83 |
99,92 |
100,00 |
Н2О |
0,21 |
0,32 |
0,13 |
0,22 |
0,10 |
0,20 |
0,35 |
0,18 |
0,10 |
0,10 |
0,25 |
0,26 |
0,31 |
СО2 |
0,12 |
0,59 |
0,28 |
0,10 |
н.о. |
3,79 |
0,08 |
0,17 |
0,11 |
0,71 |
0,12 |
Н.О. |
0,09 |
КзО+ЫэзО |
8,60 |
7,90 |
6,90 |
7,50 |
7,20 |
8,10 |
7,70 |
8,40 |
7,80 |
8,40 |
7,60 |
7,50 |
6,10 |
K2O/Na2O |
1,03 |
1,00 |
0,49 |
1,06 |
1,18 |
1,36 |
0,90 |
1,21 |
1,13 |
0,81 |
1,21 |
0,82 |
0,73 |
a.i. |
0,9 |
0,9 |
0,8 |
0,9 |
0,8 |
0,9 |
0,9 |
0,8 |
0,9 |
0,9 |
0,7 |
0,7 |
0,5 |
аГ |
3,45 |
2,17 |
3,45 |
3,03 |
2,48 |
4,59 |
2,84 |
2,58 |
2,80 |
3,50 |
5,12 |
6,46 |
5,64 |
ASI |
0,94 |
0,92 |
1,04 |
0,98 |
1,05 |
0,51 |
1,08 |
0,96 |
1,05 |
0,86 |
1,14 |
1,47 |
1,83 |
Химический состав (мае. %) и петрогеохимические индикаторы гранитоидов
Компоненты |
93-7 |
94-1 |
94-8 |
95-1 |
95-2 |
95-3 |
95-5 |
97-1 |
97-3 |
93-3 |
95-4 |
97-9 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
|
SiO2 |
72,22 |
70,94 |
76,74 |
71,48 |
67,30 |
74,75 |
70,39 |
71,23 |
71,88 |
76,04 |
75,61 |
73,01 |
ТЮ2 |
0,27 |
0,23 |
0,15 |
0,41 |
0,50 |
0,19 |
0,31 |
0,23 |
0,35 |
0,21 |
0,16 |
0,27 |
А12О3 |
14,27 |
14,75 |
11,09 |
14,40 |
15,76 |
12,88 |
14,85 |
15,29 |
15,42 |
11,70 |
11,28 |
12,27 |
Ре2О3 |
1,75 |
1,90 |
3,18 |
1,60 |
2,64 |
1,17 |
1,70 |
1,09 |
0,98 |
2,68 |
3,01 |
2,01 |
FeO |
0,57 |
0,67 |
0,63 |
0,90 |
1,38 |
0,49 |
0,84 |
0,84 |
0,80 |
0,48 |
0,26 |
1,30 |
МпО |
0,02 |
0,03 |
0,01 |
0,02 |
0,09 |
0,01 |
0,05 |
0,04 |
0,02 |
0,01 |
0,03 |
0,09 |
МдО |
0,48 |
0,54 |
0,51 |
0,56 |
0,48 |
0,34 |
0,68 |
0,51 |
0,73 |
0,31 |
0,25 |
0,67 |
СаО |
1,13 |
0,65 |
0,10 |
1,47 |
1,94 |
0,36 |
1,20 |
0,47 |
0,29 |
0,10 |
0,71 |
1,32 |
Na2O |
4,20 |
3,87 |
2,93 |
3,66 |
4,98 |
4,19 |
4,49 |
3,74 |
4,50 |
3,14 |
3,55 |
4,44 |
К2О |
2,33 |
5,19 |
4,20 |
4,35 |
3,50 |
4,85 |
4,55 |
4,99 |
3,22 |
4,60 |
4,36 |
4,11 |
р2о5 |
0,08 |
0,15 |
0,03 |
0,07 |
0,18 |
0,09 |
0,21 |
0,14 |
0,28 |
0,11 |
0,04 |
0,23 |
Ппп |
1,89 |
1,08 |
0,43 |
0,98 |
1,24 |
0,68 |
0,73 |
1,43 |
1,53 |
0,62 |
0,74 |
0,28 |
Сумма |
99,21 |
100,00 |
100,00 |
99,90 |
99,99 |
100,00 |
100,00 |
100,00 |
100,00 |
100,00 |
100,00 |
100,00 |
Н2О |
0,33 |
0,18 |
0,05 |
0,29 |
0,23 |
0,18 |
0,25 |
0,22 |
0,18 |
0,18 |
0,10 |
0,18 |
СО2 |
0,10 |
0,15 |
0,02 |
0,10 |
Н.О. |
0,07 |
0,02 |
0,08 |
0,03 |
0,09 |
0,37 |
0,03 |
КзО+ЫэзО |
6,50 |
9,10 |
7,10 |
8,00 |
8,50 |
9,00 |
9,00 |
8,70 |
7,70 |
7,70 |
7,90 |
8,60 |
K2O/Na2O |
0,56 |
1,34 |
1,43 |
1,19 |
0,70 |
1,16 |
1,01 |
1,33 |
0,72 |
1,47 |
1,23 |
0,93 |
a.i. |
0,7 |
0,8 |
0,8 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
0,8 |
0,8 |
0,7 |
0,9 |
0,9 |
1,0 |
аГ |
5,10 |
4,74 |
2,57 |
4,71 |
3,50 |
6,44 |
4,61 |
6,27 |
8,66 |
3,37 |
3,20 |
3,08 |
ASI |
1,24 |
1,12 |
1,16 |
1,07 |
1,02 |
1,01 |
1,02 |
1,23 |
1,35 |
1,13 |
0,95 |
0,87 |
Список литературы Редкометалльные гранитоиды (Кулемшор, Приполярный Урал)
- Фишман М.В., Голдин Б.А. Гранитоиды центральной части Приполярного Урала. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1963. 107 с
- Фишман М.В., Голдин Б.А. Гранитоиды центральной части Приполярного Урала. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1963. 107 с.
- Лучинин И.Л. Позднебайкальская гранит-липаритовая формация в северной части Центрально-Уральского поднятия//Вулканические образования Урала. Свердловск, 1968. С. 25-41.
- Калинин Е.П. Петрохимическая и геохимическая специализация гранитов и кислых вулканитов Приполярного Урала//Петрология и минералогия севера Урала и Тимана. Сыктывкар, 1997. С. 5-10. (Тр. Ин-та геологии Коми науч. центра УрО Российской АН; вып. 94).
- Корреляция магматических комплексов Европейского Северо-Востока СССР/В.Н. Охотников, В.И. Мизин, М.Н. Костюхин и др. Сыктывкар, 1986. 24 с. (Сер. препринтов «Науч. рекомендации -нар. хоз-ву»/Коми фил. АН СССР; вып. 53).
- Соболева А. А. Проблема гетерогенности сальнерско-маньхамбовского гранитоидного комплекса//Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Материалы региональной научно-практической конференции. Пермь, 2001. С. 34-37.
- Водолазская В.П., Львов Б.К., Ларин А.О. Еще раз о возрасте и генезисе гранитоидов Приполярного Урала//Отечественная геология. 2011. № 3. С. 71-79.
- Металлогенический очерк вольфрамовой минерализации севера Урала/Н.П. Юшкин, М.В. Фишман, Б.А. Голдин и др. Л.: Наука, 1972. 195 с.
- Удоратина О.В., Варламов Д.А., Капитанова В.А. Иттриево-редкометалльно-ториевая минерализация гранитоидов Кулемшорского массива (Приполярный Урал), Россия//Минералогические перспективы: Материалы Международного минералогического семинара. Сыктывкар: Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, 2011. С. 284-286.
- Махлаев Л.В. Гранитоиды севера Центрально-Уральского поднятия (Полярный и Приполярный Урал). Екатеринбург: УрО РАН, 1996. 150 с.
- Boynton W.V. Geochemistry of Rare Elements Meteorites Studies//Rare Earth Element Geochemistry. Amsterdam, 1984. Р. 63-114.
- Караченцев С.Г., Вигорова В.Г., Краснобаев А.А., Степанов А.И. Радиологическое расчленение гранитоидов Приполярного Урала//Магматизм, метаморфизм и оруденение в геологической истории Урала: III Уральское петрографическое совещание. Свердловск, 1974. С. 65.
- Основные черты геологического строения и минерально-сырьевой потенциал Северного, Приполярного и Полярного Урала/Ред. А.Ф. Морозов, О.В. Петров, А.Н. Мельгунов. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2010. 274 с.
- Кузнецов Н.Б., Удоратина О.В., Андреичев В.Л. Палеозойское изотопное омоложение комплексов доуралид и проблема эволюции восточной окраины Восточно-Европейского континента в палеозое//Вестник ВГУ. Сер. геологическая. 2000. № 3 (9). С. 15-19.
- Удоратина О.В., Капитанова В.А., Куликова К.В. Постколлизионный гранитоидный магматизм севера Урала (на примере гранитоидов Очетинского, Сядатаяхинского и Кулемшорского массивов)//Глубинное строение Тимано-Североуральского региона/Отв. ред. А.М. Пыстин. Сыктывкар: Геопринт, 2011. C. 105-130.