Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

PETROLOGY OF KIRILLOVSKII STOCK OF MOUNTAIN ALTAI

Gusev A.I. 1 Gusev N.I. 1
1 The Shukshin Altai State Academy of Education
Data of petro-geochemistry on magmatic rocks of Kirillovskii stock of Mountain Altai lead. 5 phases of intrusion detached. Gabbro, subalcalic quartz diorites, plagiogranites, granites and subalcalic two feldstar granites describe. Rocks carry to anorogenic A2-type that it form in process of function of plum. Melts formed for melting of amphibolites and greywacke. The two types tetrad effect fractionation of REE- M- and W.
anorogenic granitoids
plumtectonic
melting of amphibolites and greywacke
tetrad effect fractionation of REE M- and W.

Введение

Петрологические особенности интрузивных образований имеют важное значение для понимания генезиса и потенциальной их рудоносности. По некоторым аспектам петрографического состава и химизма возможно выявление источников выплавления магм и эволюции глубинных очагов. Они дают важные сведения и о геодинамических обстановках формирования интрузий. Цель исследования – выявить петрологические особенности Кирилловского штока Горного Алтая и определить генетические аспекты его генерации.

Петрология кирилловского штока

Кирилловский интрузивный шток располагается в правом борту р. Кумир (левый приток реки Чарыш) в Горном Алтае. Габбро-гранитоидные образования штока отнесены к майорскому комплексу среднего девона и включены в состав Владимирского ареала. В этом районе комплекс представлен Еловским, Владимировским, Тимофеевским и Кирилловским гипабиссальными массивами, ассоциирующими с девонскими вулканогенно-осадочными образованиями и приуроченными к зоне Еловского разлома. В составе интрузивных массивов ареала выделялись ранее 3 фазы внедрения.

Детальное обследование показало, что Кирилловский шток сложен 5 фазами внедрения: первая фаза комплекса – авгит-гиперстен-амфиболовые габбро средне-крупнозернистые темно-зелёной окраски с габбровой и офитовой микроструктурами; вторая фаза представлена субщелочными биотит-амфиболовыми кварцевыми диоритами серой окраски с зеленоватым оттенком диоритовой микроструктуры. Плагиоклаз в габбро – лабрадор, а в диоритах – андезин-олигоклаз, пироксены – авгит и гиперстен, псевдоморфно замещаются обыкновенной роговой обманкой, которая, в свою очередь, замещается хлорит-актинолитовым агрегатом.

Третья фаза встречается редко; это биотит-роговообманковые гранодиориты, местами пересекающие кварцевые диориты и содержащие ксенолиты габброидов; они средне-мелкозернистые, зеленовато-серые, розовато-серые, с массивной и пятнистой текстурами, гипидиоморфнозернистой, пойкилитовой микроструктурами.

Четвёртая фаза: плагиограниты и граниты серые и розовые средне-мелкозернистые, реже средне- и крупнозернистые биотитовые амфиболсодержащие (рибекит) с гранитовой, гипидиоморфнозернистой, микрографической структурами. Для биотита характерна мечевидная форма выделений. Амфибол – рибекит, как и во всех породах комплекса, замещается актинолитом и хлоритом.

Пятая фаза представлена субщелочными двуполевошпатовыми рибекитовыми гранитами розоватой окраски, мелкозернистыми, местами порфировидными с вкрапленниками альбит-олигоклаза.

Основные акцессории в породах: ильменит, сфен, циркон, пирит, пирротин. В целом по составу акцессориев они относятся к ильменитовой серии по [12].

Химический состав породных типов Кирилловского массива приведен в табл. 1.

Компо-ненты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

SiO2

47,42

49,75

50,48

52,81

57,3

59,36

62,9

68,1

71,59

72,31

68,84

TiO2

1,49

1,12

2,48

1,1

1,56

0,94

0,6

0,3

0,26

0,26

0,26

Al2O3

15,56

20,34

19,01

17,02

16,9

18,4

16,16

13,81

14,2

14,33

14,55

Fe2O3

4,68

2,89

2,41

4,22

2,8

5,03

3,35

1,41

2,04

1,25

1,2

FeO

7,58

6,48

6,31

3,39

3,01

3,22

3,03

2,1

1,44

1,58

2,35

MnO

0,15

0,13

0,1

0,08

0,03

0,04

0,03

0,04

0,12

0,12

0,04

MgO

7,85

3,25

3,54

4,05

3,14

1.42

0,77

0,2

0,3

0,25

0,29

CaO

10,27

8,16

7,46

6,74

7,28

2,84

2,85

2,96

1,42

1,76

1,72

Na2O

2,48

3,94

4,44

5,92

6,39

7,54

8,41

6,11

4,82

6,2

6,65

K2O

0,48

1,1

1,11

0,29

0,29

0,19

0,29

1,88

2,81

0,94

3,27

P2O5

0,19

0,34

0,32

0,27

0,5

0,41

0,19

0,1

0,07

0,06

0,03

V

220

225

230

240

137

130

120

17

13,0

11,0

12

Cr

210

200

120

80

8,8

8,2

5,5

3,5

5,0

2,5

4,5

Co

50

49

46

44

14,8

14,1

9,4

7,4

3,0

3,8

2,5

Ni

92

85

61

40

8,3

8,1

5,1

4,8

2,5

2,4

2,3

Cu

51

45

35

20

7,2

7,5

7,3

7,7

5,1

2,7

4,6

Zn

85

84

93

102

14,3

14,1

12,5

10,3

12,5

8,5

13,5

Rb

18,5

18,2

16,7

15,1

6,2

7,0

10,0

65

87

70

75

Sr

325

310

290

275

243

245

210

120

150

123

145

Nb

4,5

6,1

7,2

9,3

11,7

12,0

11,8

14,1

13,2

13,5

13,1

Cs

1,2

1,4

1,7

1,9

0,21

0,3

0,4

3,8

4,0

3,5

3,9

Ba

120

125

124

130

95

100

98

85

130

93

125

Pb

8,5

6,3

5,8

5,3

1,9

2,2

2,5

3,5

4,2

3,8

4,0

Th

1,5

1,7

2,0

2,6

5,2

4,8

5,7

15

17,0

16,0

16,5

La

11,0

14,5

16,8

17,3

27,4

27,2

28,2

47,1

42,5

48,2

41,7

Ce

22,1

20,8

28,3

32,0

72,2

71,8

72,4

82,0

89,7

81,5

91,0

Pr

3,1

3,5

3,8

4,3

10,8

10,6

11,8

9,7

11,8

9,9

12,5

Nd

13,2

14,1

16,1

17,1

56

55

58,2

29,5

45,5

30,1

47,0

Sm

3,1

3,3

3,5

4,3

13,5

13,3

14,5

4,5

11,8

4,6

12,5

Eu

1,0

1,2

1,3

1,4

2,54

2,5

2,0

0,9

0,8

0,8

0,88

Gd

3,4

4,0

5,0

5,1

13,8

13,7

14,1

3,8

11,6

3,9

12,1

Tb

0,51

0,6

0,7

0,8

2,22

9,3

10,0

0,55

2,1

0,6

2,2

Dy

3,5

4,0

4,2

4,8

13,1

13,0

13,2

3,1

15,0

3,0

15,2

Ho

0,7

0,8

0,9

1,1

2,69

2,7

2,9

0,66

3,1

0,7

3,3

Er

1,8

1,9

2,1

2,4

7,9

8,0

7,5

1,82

10,5

1,85

10,7

Tm

0,25

0,3

0,4

0,5

0,98

0,96

0,8

0,33

1,5

0,34

1,8

Yb

1,7

2,2

2,8

3,5

5,95

5,9

4,5

1,9

2,2

2,0

2,5

Lu

0,27

0,3

0,33

0,4

0,77

0,72

0,6

0,32

0,36

0,31

0,35

Y

22

28

32

34

70,9

69,5

63,2

20,9

22,1

21,1

21,5

Ga

14,5

16,2

17,0

17,1

18,9

19,0

19,5

24,1

31,2

24,5

30,7

Zr

94

110

122

123

158

155

170

235

302

228

305

Sc

52

48

43

44

19,8

19,5

12,5

13

6,6

12,5

6,5

Hf

2,1

2,5

3,0

3,1

4,36

4,2

4,0

5,5

6,5

5,3

6,7

Ta

0,24

0,3

0,4

0,43

0,69

0,7

0,6

1,1

2,1

1,2

2,0

Mo

<0,6

<0,6

0,6

0,65

<0,6

0,6

0,6

1,4

1,3

1,5

1,1

Sb

0,3

0,3

0,35

0,4

0,37

0,4

0,5

0,8

1,0

1,0

0,9

Sn

1,1

1,0

1,5

1,8

4,8

4,5

5,1

2,5

3,5

3,0

3,5

Be

1,0

1,1

1,2

1,3

3,66

3,5

3,6

4,3

5,5

4,5

5,7

W

0,8

0,9

1,0

1,1

<0,5

0,5

0,6

0,7

1,1

0,9

1,0

U

0,3

0,35

0,45

0,5

2,2

2,1

2,5

2,0

2,1

2,5

2,3

Li

4,7

4,3

4,0

3,8

3,3

3,5

3,8

4,4

4,9

4,5

5,0

∑REE

87,63

99,5

118,2

129,0

300,7

304,2

303,9

208,1

270,5

208,9

275,2

U/Th

0,2

0,21

0,22

0,19

0,42

0,44

0,44

0,13

0,12

0,16

0,14

Nb/Ta

18,75

20,3

18,0

21,6

17,0

17,1

19,7

12,8

6,3

11,3

6,6

Eu/Eu*

0,95

1,02

0,96

0,92

0,57

0,56

0,43

0,66

0,21

0,57

0,22

La/YbN

4,27

4,35

3,96

3,26

3,04

3,04

4,14

16,4

12,75

15,92

11,0

La/SmN

2,17

2,69

2,94

2,46

1,24

1,25

1,19

6,41

2,2

6,42

2,04

 

Примечание. Силикатные анализы выполнены в Лаборатории СО РАН (г. Новосибирск). Анализы на малые элементы выполнены в Лаборатории ИМРГЭ (г. Москва) методами ICP-MS и ICP-AES. Значения РЗЭ нормированы по хондриту по Anders E., Greevesse N. [7].Σ PЗЭ – сумма редкоземельных элементов. Eu*= (SmN+GdN)/2. Породы Кирилловского штока: 1-4 – габбро; 5-7 – субщелочные кварцевые диориты; 8, 11 – плагиограниты; 9 – субщелочной двуполевошпатовый гранит; 10 – гранит.

106304.jpg 

Рис. 1. а – диаграмма Al2O3/(N2O+K2O) – Al2O3/(N2O+K2O+CaO) по [13]
и б – диаграмма SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3+MgO) по [15] для пород Кирилловского штока

1 – Габбро, 2 – субщелочные кварцевые диориты, 3 – плагиограниты, 4 – граниты,
5 – субщелочные двуполевошпатовые граниты

В целом породы Кирилловского штока характеризуются повышенными концентрациями натрия, алюминия, галлия и пониженными – калия, рубидия, тантал. Во всех разностях отмечается преобладание натрия над калием. U/Th отношения в породах ниже 1 и свидетельствуют о незначительных наложенных изменениях пород. Нормированные отношения (La/Yb)N умеренные для ранних и высокие для заключительных фаз плагиогранитов, гранитов, умереннощелочных двуполевошпатовых гранитов, указывая на высокую дифференцированность распределения РЗЭ.

Соотношения главных компонентов в породах позволяют относить их к пералюминиевому типу, а соотношение кремнекислотности и железа к магнию позволяют рассматривать габброиды магнезиальными разностями, а все остальные породы – железистыми (рис. 1).

По соотношениям Y-Nb-Ga все породы Кирилловского штока относятся к А2 – типу анорогенных гранитоидов (рис. 2). Они попадают в поле А2 гранитов, геодинамическая обстановка которых близка к функционированию плюма.

На диаграммах соотношений компонентов, определённых для экспериментальных расплавов, большая часть ранних породных типов попадает в поля плавления амфиболитов и небольшая часть кислых дериватов – в поле плавления граувакк (рис. 3).

Кислые породы Кирилловского штока располагаются на максимуме степени известково-щелочного фракционирования ортоклаза и альбита. Экспериментально установлено, что этой ситуации могут отвечать: уменьшение щёлочности в процессе взаимодействия вода-породы или небольшая степень ассимиляции пелитов, которые и будут легко увеличивать показатель A/СNK, что и имеет место для конечных дифференциатов Кирилловского штока (рис. 3 d).

106337.jpg 

Рис. 2. Диаграмма Y- Nb – Ga по Дж. Эби [8] для гранитоидов Кирилловского штока

1 – Поля гранитоидов по Дж. Эби [8]:
А1 – анорогенные гранитоиды
А1 – типа постколлизионных обстановок;
А2 – анорогенные гранитоиды
А2 – типа мантийных горячих точек
и плюмов. Породы Кирилловского штока: 1 – субщелочные кварцевые диориты,
2 – плагиограниты, 3 – граниты,
4 – субщелочные двуполевошпатовые граниты

В породах Кирилловского штока проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ, варьирующий от 0,88 до 1,49 (табл. 2).

На диаграмме Y/Ho – TE1,3 устанавливаются два противоположных тренда увеличения тетрадного эффекта (ТЭФ) М- типа и уменьшение ТЭФ W-типа (рис. 4).

Интерпретация результатов

Приведенные результаты показывают, что по присутствию в гранитоидах щелочной роговой обманки – рибекита, магматиты Кириловского штока должны относиться к анорогенному типу. И по химизму анализируемые породы попадают в поле А2 гранитов, как и все породы майорского комплекса в Абайском грабене [3], Майорском ареале [2], а также анорогенные гранитоиды елиновско-бутачихинского комплекса в Солонешенском рудном районе [4 – 6]. Магматиты Кириловского штока произошли в результате преимущественного плавления амфиболитов и в меньшей степени – граувакков. Появление тетрадного эффекта фракционирования М- и W- типов свидетельствует о различной насыщенности магматогенных флюидов летучими компонентами – водой и HF, HCl, HBO3 [1].

106479.jpg 

Рис. 3. (a), (b), (c) – диграммы композиционных экспериментальных расплавов из плавления фельзических пелитов (мусовитовых сланцев), метаграувак и амфиболитов по [14] для пород Кирилловского штока; (d) – диаграмма SiO2 – A/CNK) для пород Кирилловского штока. Тренд известково-щелочного фракционирования вулканических пород орогенных регионов по [9, 10].
A- Al2O3, CNK – Сумма CaO, Na2O, K2O. Условные обозначения те же, что на рис. 1.

Таблица 2

Отношения элементов и значения тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ

Отношения элементов

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Отношения

в хондритах

Y/Ho

31,4

35

35,6

30,9

26,4

25,7

21,8

31,7

6,5

7,1

30,1

29,0

Zr/Hf

44,7

44

40,7

39,7

36,2

36,9

42,5

42,7

45,5

46,5

43

36,0

La/Nb

2,4

2,4

2,3

1,9

2,4

2,3

2,4

3,3

3,2

3,2

3,6

30,75

La/Ta

45,8

48

42

40,2

39,7

38,9

47

42,8

21

20

40

17,57

Sr/Eu

325

258

223

196

96

98

105

133

165

187

154

100,5

Eu/Eu*

0,95

1,02

0,96

0,92

0,57

0,56

0,43

0,66

0,22

0,21

0,57

0,32

TE1,3

0,96

0,89

0,88

0,93

0,96

1,48

1,49

0,98

1,0

1,03

0,97

-

 

Примечание. Породы Кирилловского штока: 1-4 – габбро; 5-7 – субщелочные кварцевые диориты; 8, 11 – плагиограниты; 9 – субщелочной двуполевошпатовый гранит; 10- гранит. ТЕ1.3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ (среднее между первой и третьей тетрадами) по В. Ирбер [11].

106573.jpg 

Рис. 4. Диаграмма Y/Ho – TE1 для магматитов Кирилловского штока

Условные обозначения те же, что на рис. 1.

Заключение

Таким образом, магматиты Кирилловского штока относятся к анорогенному типу А2, характерному для плюмовых обстановок. Для ранних фаз реконструируется плавление амфиболитов, а для более поздних – плавление и граувакк. Различная насыщенность и активность летучих компонентов в магматогенных флюидах подтверждается проявлением ТЭФ РЗЭ М- и W-типов.