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

PETROLOGY OF PLAGOGRANITES OF KOPTINSKII COMPLEX TUVA

Gusev A.I. 1
1 The Shukshin Altai State Academy of Education
Data on petro-geochemistry diorites, tonalities, plagiogranites of Koptinskii complex of Eastern Tuva lead. They classified by adakitic granitoids. Rocks characterized by peraliminous and ferrous specific of chemistry. Generation of its originated in the process of mantle-crust interaction for melting of amphibolites and final stage methagreywacks. Two types tetrad effect of fractionation REE discovered: M-and W-types. Different types ore mineralization of gold, copper and iron connected with granitoids.
granitoids
diorites
tonalities
plagiogranites
adacitic granitoids
tetrad effect fractionation REE
isotopes Sr
Nd
mantle-crust interaction.

Введение

Плагиограниты представляют своеобразные интрузивные образования, имеющие специфические особенности состава, генезиса и металлогении. В Таннуольской островной дуге Тувы проявлены многочисленные плагиогранитоиды раннепалеозойского возраста, в пространственной ассоциации с которыми отмечаются месторождения и проявления золота жильного золото-сульфидно-кварцевого и золото-сульфидно-скарнового типов. Этот факт и обуславливает актуальность проведения петрологических исследований плагиогранитоидов этого региона. Цель настоящего исследования – выяснение петрологии плагиогранитоидов коптинского комплекса для объективного понимания их происхождения и рудоносности.

Петро-геохимия и петрология плагиогранитоидов коптинского комплекса

Коптинский комплекс выделяется в составе крупного Каахемского батолита площадью более 30000 км2. Дериваты комплекса обнажаются по рр. Копто, Малая Копто, Бай-Сют. В составе комплекса выделяется 4 фазы: 1 – габброиды, 2 – диоритоиды, 3 – тоналиты, 4 – плагиограниты. Преобладают диоритоиды и гранитоиды.

Диориты и кварцевые диориты – средне-крупнокристаллические породы с варьирующим составом (масс. %): плагиоклаз № 40-50 – 40-60, обыкновенная роговая обманка – 20-30, пироксен (салит) – 0-10, биотит – 2-5, кварц – 3-10, калиевый полевой шпат – 0-3. Акцессории – магнетит, сфен, апатит, циркон, сульфиды.

Тоналиты ботит-роговообманковые, крупно-среднекристаллические нередко с меланократовыми шлирами диоритового состава. Минеральный состав (масс. %): плагиоклаз № 20-28 – 65-75, кварц – 12-20, роговая обманка – 10-15, биотит- 5-8, клинопироксен – 0-2, калиевый полевой шпат – 2-4. Акцессории представлены более широким спектром минералов, чем в диоритах: магнетитом, апатитом, сфеном, цирконом, рутилом, ортитом, пиритом.

Плагиограниты – средне-мелкокристаллические породы с варьирующим составом (масс. %): плагиоклаз № 14-19 – 55-60, кварц – 20-30, биотит – 5-10, роговая обманка – 0-5, калиевый полевой шпат – 0-3. Набор акцессориев такой же, как и в тоналитах: магнетит, апатит, сфен, циркон, рутил, пирит. Не встречен ортит, но иногда присутствует гранат.

Абсолютный возраст плагиогранитов составляет 563±4 млн. лет, а Sr-Nd изотопные исследования демонстрируют значения εNd(T)=6,5, (87Sr/86Sr)0=0,7041-0,7046 [8]. Химический состав пород сведен в табл. 1.

В целом породы коптинского комплекса характеризуются низкими концентрациями TiO2, Nb, Ta, Rb, Y, Yb, Ga, суммы щелочей (3,7-6,6 %), преобладанием Na над K, повышенными количествами Cr, V, Ni, Co (табл. 1). Они характеризуются высокими отношениями Sr/Y, варьирующими от 13,2 до 93,3 с тенденцией увеличения к поздним фазам. Высокие отношения (La/Yb)N указывают на сильно дифференцированный тип распределения РЗЭ.

На диаграмме Al2O3/(Na2O+K2O) – Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) фигуративные точки составов пород попадают в поле пералюминиевых разностей (рис. 1, а), а по соотношениям SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3 + MgO) все породные типы, кроме ранних диоитов, классифицируются железистыми разностями, а диориты – магнезиальными (рис. 1,б).

Таблица 1

Химический состав пород коптинского комплекса
(оксиды – масс. %, элементы – г/т)

Компоненты

1

2

3

4

5

6

7

SiO2

55,9

65,95

66,05

69,1

70,7

72,4

72,7

TiO2

0,8

0,50

0,48

0,43

0,42

0,17

0,2

Al2O3

16,3

16,75

16,72

13,8

14,76

15,11

16,1

Fe2O3

3,15

2,4

2,42

1,82

1,37

1,42

1,4

FeO

4,85

4,0

3,8

4,12

3,15

0,75

0,8

MnO

0,15

0,22

0,21

0,14

0,11

0,06

0,1

MgO

4,6

1,2

1,15

1,36

0,95

0,3

0,3

CaO

7,65

4,95

4,92

4,7

4,1

2,3

2,2

Na2O

3,7

4,25

4,3

3,42

3,41

4,6

5,2

K2O

1,2

1,08

0,95

0,38

0,6

1,1

1,4

P2O5

0,21

0,2

0,18

0,15

0,08

0,06

0,07

Cr

95

42

40

28

25

15

35

V

83

52

51

35

33

28

40

Ni

20

27

25

23

22

18

21

Co

12

11

10

8

9

7,5

7,0

Zn

75

26

25

28

30

23

21

Pb

8,0

4,5

5,0

6,0

6,5

6,8

7,0

Sn

2,4

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1.2

Mo

1,4

0,2

0,25

0,3

0,3

0,25

0,3

Be

0,8

0,3

0,4

0,5

0,6

0,45

0,5

Zr

95

50

48

60

52

50,5

55

Nb

3,5

4,8

4,7

5,0

4,9

4,7

5,1

Sr

120

420

410

380

395

405

420

Ba

195

300

290

270

278

310

315

Ga

10,5

5,5

6,7

7,5

8,0

8,5

9,0

Ge

0,9

0,4

0,5

0,6

0,65

0,7

0,5

Li

1,1

0,5

0,8

1,0

1,1

1,0

0,9

Sc

13,3

2,0

2,7

3,0

3,2

3,1

2,9

Rb

4,8

4,5

5,2

5,1

6,0

6,2

5,8

La

13,5

20,5

21,0

12,2

12,0

24,1

9,1

Ce

22,1

42,3

43,5

21,7

21,0

50,5

21,2

Pr

1,2

7,0

7,2

1,1

1,0

22,2

1,1

Nd

7,8

13,2

13,8

7,2

7,1

20,1

5,2

Sm

2,2

2,4

2,2

2,1

2,0

7,2

3,1

Eu

0,5

0,31

0,3

0,5

0,45

1,5

0,5

Gd

3,9

4,4

4,3

3,8

3,7

4,8

5,5

Tb

0,6

0,5

0,5

0,5

0,6

0,5

0,6

Dy

2,8

1,5

1,6

2,6

2,5

3,0

3,5

Ho

0,6

0,6

0,65

0,5

0,5

0,8

1,2

Er

1,8

1,9

1,92

1,8

1,7

3,4

2,7

Tm

1,1

0,2

0,3

1,1

1,0

0,3

1,8

Yb

1,2

0,82

0,9

1,1

0,8

0,7

0,6

Y

9,1

8,7

8,8

9,0

7,9

11,5

4,5

Hf

0,75

0,8

0,7

0,75

0,7

0,85

0,7

Ta

0,43

0,3

0,25

0,25

0,26

0,23

0,22

(La/Yb)N

7,43

16,51

15,44

7,31

9,89

20,96

10,03

Sr/Y

13,2

48,3

46,6

42,2

50,0

35,2

93,3

 

Примечание. 1 – диорит, 2, 3 – тоналиты, 4-7 – плагиограниты.

107270.jpg 

Рис. 1. а – диаграмма Al2O3/(N2O+K2O) – Al2O3/(N2O+K2O+CaO) по [14]
и б – диаграмма SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3+MgO) по [15] для пород коптинского комплекса.

1 – диориты, 2 – тоналиты, 3 – плагиограниты.

На диаграммах по экспериментальному плавлению различных источников положение составов пород коптинского комплекса указывает на их происхождение за счёт плавления амфиболитов и частично метаграувакк (рис. 2). Ультракислые породы коптинского комплекса располагаются на максимуме степени известково-щелочного фракционирования ортоклаза и альбита (рис. 2, d). Экспериментально установлено, что этой ситуации могут отвечать следующие условия: уменьшение щёлочности в процессе взаимодействия вода-породы или небольшая степень ассимиляции пелитов, которые и будут легко увеличивать показатель A/СNK. Вероятно, именно ассимиляция пелитов и некоторое снижение общей щёлочности пород (Na2O+K2O для некоторых плагиогранитов снижается до 3,4 и 4,01 мас. %) и имели место в процессе генерации конечных дифференциатов коптинского комплекса – низкощелочных плагиогранитов. Плагиограниты на этой диаграмме близки к составам палеозойских кратонных сланцев (рис. 2, d).

В координатах Sr/Y – Y все породные типы коптинского комплекса попадают в поле адакитов (рис. 3), широко распространённых в пределах Центрально-Азиатского складчатого пояса [2].

В распределении редкоземельных элементов (РЗЭ) выявлены 2 типа тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ): М (значение ТЕ1,3 превышает 1,1) и W (значение ТЕ1,3 менее 0,9) (табл. 2). Ранее нами установлено, что проявление обоих типов тетрадного эффекта в одних и тех же геологических образованиях обусловлено весьма активной ролью различных летучих компонентов в магматогенных флюидах (H2O, F, Cl, P2O5, CO2 и других) и образованием комплексных соединений, существенно влияющих на перераспределение РЗЭ [3-7].

Поля на диаграмме по [10]: Adakitic – Адакиты, Typical ARC rocks – породы типичных андезитов, риолитов, дацитов вулканических дуг. Остальные условные те же, что на рис. 1.

107332.jpg 

Рис. 2. Экспериментальные диаграммы: (a), (b), (c) – диаграммы композиционных экспериментальных расплавов из плавления фельзических пелитов (мусовитовых сланцев), метаграувакк и амфиболитов для пород коптинского комплекса; (d) – диаграмма SiO2 – A/CNK) для пород коптиинского комплекса. Тренд известково-щелочного фракционирования вулканических пород орогенных регионов, по [11, 12]. A- Al2O3, CNK – Сумма CaO, Na2O, K2O.
Остальные условные те же, что на рис. 1.

106772.jpg 

Рис. 3. Диаграмма Sr/Y – Y по [10] для пород коптинского комплекса Тувы

Соотношения пар элементов и значения тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ весьма изменчивы. Значения приведенных отношений выше хондритовых значений, а отношения Eu/Eu* – ниже (табл. 2).

На диаграмме соотношений Y/Ho – TE1,3 можно наметить два тренда, противоположно направленных от хондритовых значений и от области варьирования составов магматических пород (увеличения ТЭФ М – типа и уменьшение W – типа) (рис. 4).

Интерпретация результатов

Диориты, тоналиты и плагиограниты коптинского комплекса по cумме признаков следует отнести к адакитовым гранитоидам, формировавшимся в процессе плавления амфиболитов, а для заключительных фаз – возможно и граувакк.

Таблица 2

Отношения элементов и значения тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ
в породах коптинского комплекса

Отношения

компонентов

1

2

3

4

5

6

7

Хондрит

Zr/Hf

128,0

166,7

171,4

240,0

74,3

59,4

78,6

36,0

La/Nb

3,9

4,3

4,5

2,4

2,5

5,1

1,8

17,2

La/Ta

31,4

68,3

75,0

49

46,1

104,8

41,4

16,8

Y/Ho

15,2

14,5

13,5

18,0

15,8

14,4

3.4

29,0

Sr/Eu

240

1354

1367

760

878

270

840

100,5

Eu/Eu*

0,53

0,29

0,3

0,54

0,51

0,74

0,37

1,0

TE1,3

0,81

1,03

1,02

0,8

0,84

1,41

0,8

-

 

Примечание. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ как среднее между первой и третьей тетрадами по [13]. Eu*= (SmN+GdN)/2.

107493.jpg 

Рис. 4. Диаграмма соотношений Y/Ho – TE1, 3 по [13] для пород коптинского комплекса

Генерация адакитовых гранитоидов происходила в процессе мантийно-корового взаимодействия [1], так как значения εNd(T)=6,5, (87Sr/86Sr)0=0,7041-0,7046 близки к мантийным меткам не контаминированных базальтоидов. Формирование адакитовых гранитоидов сопровождалось различной насыщенностью магматогенных флюидов и активностью летучими компонентами и проявлением ТЭФ М- и W- типов.