Научные статьи \ Математика. Естественные науки \ Науки о земле. Геологические науки \ Вспомогательные геологические науки \ Геохимия

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 | УДК: 550.42:553.521(234.852)

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
Компоненты	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
Компоненты	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.

Еще