МОРФОЛОГИЯ КРИСТАЛЛОВ АКЦЕССОРНОГО МАГНЕТИТА И ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ-ПРИМЕСЕЙ В НЕМ ИЗ ГРАНИТОВ ТУРОЧАКСКОГО И ДИОРИТОВ УЛЬМЕНСКОГО МАССИВОВ (Горный Алтай)

ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 177 1971

МОРФОЛОГИЯ КРИСТАЛЛОВ АКЦЕССОРНОГО МАГНЕТИТА И ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ-ПРИМЕСЕЙ В НЕМ ИЗ ГРАНИТОВ ТУРОЧАКСКОГО И ДИОРИТОВ УЛЬМЕНСКОГО МАССИВОВ

А. И. БАЖЕНОВ, Т. И. ПОЛУЭКТОВА

Магнетит, являясь наиболее распространенным акцессорным минералом изверженных пород, в настоящее время привлекает внимание все большего числа исследователей [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. Особенности морфологии кристаллов, а также поведение элементов-примесей в магнетите могут служить одним из дополнительных признаков для генетического расчленения интрузивных образований, например, гранитоидов [3], а также решения ряда задач петрологии и геохимии.

Авторами статьи было поставлено целью, изучив особенности морфологии кристаллов магнетита и характер поведения элементов-приме-сей в нем из диоритов Ульменского массива, выяснить влияние на последние более молодой Турочакской гранитоидной интрузии. Описываемые породы расположены в среднем течении р. Ульменя правого притока р. Бии.

Для изучения акцессорных минералов, в частности магнетита, отбирались пробы из гранитов эндоконтактовой части массива в направлении удаления от контакта к центру тела и из диоритов Ульменского массива в направлении удаления от контакта с гранитным плутоном. Расстояние между точками отбора проб в среднем не превышало 1 км.

Вес проб 2,5 кг. Обработка материала осуществлялась по обычной методике.

Турочакский гранитный массив имеет форму крупного батолита. Северо-восточный контакт его полого падает на северо-восток, о чем свидетельствует сравнительно большая ширина контактового ореола. Возраст гранитов додевонский. Ульменский диоритовый массив —относительно крупный шток, вытянутый в субширотном направлении. На западе он срезается Турочакским гранитным интрузивом, к востоку перекрывается эффузивно-осадочными образованиями нижнего и среднего кембрия. Возраст диоритов Ульменского массива датируется как салаирский.

Граниты представляют собой крупнозернистую породу, состоящую из плагиоклаза, микроклина, кварца, биотита. Из акцессорных минералов присутствуют апатит, сфен, циркон, магнетит и др. Средний количе-ственно-минералогический состав породы приведен в табл. 1.

Количество плагиоклаза в гранитах эндоконтактовой части массива непостоянно. Предел колебания этого минерала в породе увеличивается с приближением к контакту с диоритами и составляет 19,5—40,8%. Состав плагиоклаза изменяется от олигоклаза до андезина. Присутст-

вует, как правило, в ксеноморфных зернах прямоугольного сечения; двойникование полисинтетическое, характерно выклинивание двойников. Андезин имеет обычное зонарное строение кристаллов. Зональность нормальная, непрерывная; границы отдельных зон резкие, состав меняется при переходе от одной зоны к другой от № 40 до № 32. Вторичные изменения выражены очень слабо. С приближением к контакту гранитов с диоритами плагиоклазы отличаются исключительной свежестью зерен с ясно различимой спайностью, направленной перпендикулярно двойникованию.

Таблица 1

Содержание минералов в объемах, % Колич. подсчетов

Породы плагиоклаз К—Na пол.шп. биотит кзарц роговая обманка диопсид акцессорные

Граниты Диориты 31,7х 33,1 3,2 2 9 31,2 1,1 3,2 10 7

№20—40 59,5* 23,1 11

№27-80

Содержание микроклина в гранитах варьирует в пределах от 28,4 до 37,7%. В контакте с диоритами количество его увеличивается до 5Q%. Присутствует минерал в ксеноморфных, реже идиоморфных зернах. Микроклиновая решетка в большинстве случаев хорошо выражена, иногда встречаются индивиды, лишенные решетки. Вторичные изменения минерала выражены в сильной пилитизации; в контакте с диоритами микроклин выступает в свежих неизмененных зернах.

Количество биотита в краевой зоне интрузива 'изменяется от 0,5 до 3,9%. Общая железистость этого темноцветного минерала возрастает с приближением к контакту с диоритами, где она составляет 63%. Наблюдается в виде кайм вокруг, магнетита, жилок в микроклине.

Содержание кварца колеблется от 21 до 31%. Минерал обладает характерным для него облачным погасанием.

Диориты Ульменского массива представляют собой среднеравно-мернозернистую породу, состоящую из роговой обманки, плагиоклаза, ортоклаза, диоп-сида, акцессорных (табл. 1). Из акцессорных присутствуют магнетит, апатит, сфен, ц'иркон.

Количество плагиоклаза в диоритах колеблется в широких пределах от 30 до 85%- Состав его изменяется от № 27 в контакте с гранитами до № 80—85 с удалением от него. Представлен минерал гииидио-' морфными зернами, почти нацело замещенными цоизитом.

Содержание роговой обманки в диоритах уменьшается с 49% в контакте с гранитами Турочакского массива до 13% в самой удаленной от контакта точке. Показатель преломления минерала изменяется в пределах от 1,65 до 1,70 по Ng. Присутствует роговая обманка в двух генерациях, которые особенно четко проявляются в контакте с гранитами: более поздняя зеленая роговая обманка по трещинам спайности замещает бурый амфибол и диопсид.

Количество диопсида в диоритах увеличивается с приближением к контакту с гранитами, где он почти нацело замещается хлоритом.

Микроклин появляется, как правило, близ контакта с гранитами Турочакского массива.

Содержание акцессорного магнетита в гранитах Турочакского массива, в центральной части его, варьирует в пределах от 228 г/т до 1172 г/т. Среднее арифметическое составляет 739 г/т. Коэффициент вариации 73»%. Граниты краевой зоны содержат магнетит в значительно

меньшем количестве; предел колебания его составляет 28—480 г/т, среднее арифметическое равно 177,5 г/т. Коэффициент вариации 115%.

Магнетит в гранитах Турочакского массива присутствует в октаэд-рических кристаллах, а также в неправильных выделениях и мельчайших вкрапленниках в кварце, полевом шпате, биотите. Наряду с хорошо ограниченными октаэдрическими кристаллами, обладающими блестящими гранями, нередко, главным образом в пробах из контакта с диоритами, встречаются кристаллы магнетита искаженного облика. Поверхность несовершенных кристаллов покрывается пластинчатыми наслоениями, которые придают своеобразную ребристость кристаллам. Подобную скульптуру граней В. В. Ляхович [5] объясняет процессом растворения кристаллов.

Размер кристаллов магнетита в гранитах примерно выдержан, и изменяется от 0,14 до 0,27 мм.

Количество описываемого минерала в диоритах Ульменского массива колеблется в широких пределах, достигая максимального значения (3792 г/т) в контакте с Турочакскими гранитами, минимального (20 г/т) — на значительном удалении от него. Среднее арифметическое-содержание его в интрузиве составляет 1720 г/т. Коэффициент вариации 102%.

Магнетит в диоритах присутствует в неправильных, округленных, округлооктаэдрических, реже ^октаэдрических зернах.

Сферические образования преимущественным распространением пользуются в диоритах из контакта с гранитом. Размер их 0,1—0,2 мм. Поверхность зерен ровная, блестящая, С удалением от контакта с гранитами округлые индивиды магнитного железняка играют подчиненную роль; хорошо ограненные октаэдрические кристаллы становятся превалирующими. В самых удаленных точках преобладают октаэдры магнетита размером 0,10—0,15 мм.

Спектральный полуколичественный анализ магнетитов был выполнен в проблемной лаборатории ТПИ аналитиком Л. В. Симахиной. Установлены следующие элементы-примеси: кобальт, никель, хром, ванадий, олово, медь, цинк, серебро, бериллий. В пробах содержится много марганца и титана, на характеристике которых не останавливаемся.

Кобальт в магнетите из гранитов установлен только в краевой зоне интрузива, где количество его изменяется от 0,001 до 0,006%. Характерно, что в пробе из контакта с диоритом описываемый элемент нэ улавливается. Содержание кобальта в магнетите из диоритов варьирует в пределах 0,001% в магнитном железняке из контакта с гранитами до 0,01 % — в удаленных от контакта точках.

Близость ионных радиусов двухвалентных кобальта и железа (/?Со2+ =0,82; Я¥е2 + =0,83), а также тенденция кобальта концентрироваться в остаточном магматическом расплаве и, наконец, сходство их атомных структур обусловили замещение в кристаллической решетке магнетита двухвалентного железа кобальтом.

Никель, хром спорадически встречаются в магнетитах изучаемых интрузивов. С увеличением содержания никеля повышается и количество хрома; уменьшается роль никеля, соответственно уменьшается концентрация хрома. В гранитах количество этих двух элементов-при-месей в магнетите закономерно увеличивается с удалением от контакта с диоритами. В магнетите из диоритов количество никеля и хрома уменьшается с приближением к контакту с гранитами (рис. 1).

Ионные радиусы никеля и хрома №2 ь =0,78, Сг3 + =0,65) близки к ионному радиусу двухвалентного железа, поэтому они изоморфно входят в решетку магнетита.

Ванадий в магнетите из гранитов в повышенном количестве (0,03%) отмечен в пробах из центральной зоны массива. По периферии

I

| ^ 0,03-

• ЧР2-

^ о

I % 0,01  § 5

<

2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13 14 15 16

Рас стояние от иоитлитл с гранишамн, им

17

----3

лис. 1, Вариационная диаграмма содержания элементов-примесей в диоритах Ульменского массива: 1

2 — ванадий, 3—медь

никель,

со

интрузива ванадий зафиксирован в пробах в незначительных количествах (0,003%). В диоритах концентрация этого элемента в магнетите увеличивается с удалением от контакта с гранитами (рис. 1). Ванадии, как известно, накапливается в более поздних образованиях, входит в кристаллическую решетку магнетита благодаря возможному замещению Ре3 ь (И.—0,67) на V3 ь (1^=0,65).

Олово установлено только в одной пробе магнетита из гранитов эндоконтакта, в одной — из диоритов на значительном удалении От контакта. Появление его в минерале связано, видимо, с наложенными гидротермальными процессами и присутствует в виде молекулярного рассеяния.

Медь в магнитном железняке из гранитов в повышенной концентрации отмечена в пробах из краевой зоны интрузива, пространственно тяготеющих к контакту тела с диоритами. Содержание этого элемента в магнетите из диоритов варьирует в пределах от десятитысячных до сотых долей процента, уменьшаясь к контакту с гранитами (рис. 1). Медь охотно входит в кристаллическую решетку магнетита, замещая двухвалентное железо, вследствие близости ионных радиусов (#1 Си2 + —0,71, И, Ре2 ь =0,83).

Цинк содержится в описываемом минерале из гранитов всех проб в постоянном количестве и составляет 0,001%. Какой-либо определенной тенденции в поведении цинка в магнетите диоритов не устанавливается. Можно лишь заметить, что наибольшая концентрация его (0,01%) зафиксирована в пробе из контакта с гранитами. Цинк, как правило, накапливается в остаточном расплаве, легко замещает двухвалентное железо в кристаллической постройке магнетита.

Бериллий установлен в магнетите из гранитов центральной зоны интрузива. В магнитном железняке из диоритов он обнаружен в пробах из контакта с гранитом. Входит этот элемент в кристаллическую решетку магнетита, вероятно, в виде молекулярного рассеяния.

Серебро зафиксировано в одной пробе магнетита из гранитов эндоконтакта и в одной — из диоритов, находящихся на значительном удалении от контакта с гранитным плутоном. Присутствует в кристаллической постройке магнетита также в форме молекулярного рассеяния.

Выводы

Изложенный материал позволяет сделать следующие заключения о влиянии гранитов Турочакской интрузии на диориты Ульменского массива.

1. Вещественный состав диоритов закономерно изменяется с приближением к контакту с гранитами: породообразующие минералы и акцессорный магнетит характеризуются крайне неравномерным распределением; по мере приближения к контакту с гранитами появляются две генерации роговой обманки.

2. Кристаллы магнетита в контакте с гранитами несут следы растворения.

3. Содержание элементов-примесей в магнетите из диоритов закономерно изменяется с приближением к контакту с гранитами: количество никеля, меди, ванадия и кобальта в магнитном железняке уменьшается, приближаясь к контакту с гранитами; в контакте с гранитами появляется в магнетите бериллий, свидетельствующий о наложенных процессах.

4. Вещественный состав гранитов закономерно изменяется по мере приближения к периферии интрузива: породообразующие минералы распределены в гранитах эндоконтакта неравномерно.

5. Содержание магнетита в гранитах с приближением к контакту с диоритом уменьшается.

6. Кристаллы магнетита в гранитах, тяготеющих к контакту с диоритом, несут слабо выраженные следы растворения.

7. Распределение элементов-примесей в магнетите из гранитов закономерно меняется с приближением к периферии интрузива: кобальт установлен только в гранитах эндоконтакта; концентрация ванадия в магнетите увеличивается в центральной части тела, содержание меди возрастает в минерале с приближением к контакту с диоритами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Н. И. Б е л я ш о в. Основные закономерности распределения элементов-примесей в мягнетнтах из руд Канарского месторождения (Тургайский прогиб). Изв. АН Каз. ССР, сер. геол. наук, вып. 6(57), 1963.

2. ь. А. В а х р у ш е в. Вопросы минералогии, геохимии и генезиса железных руд Кондомского района Горной Шории (Западная Сибирь). Изд. СО АН СССР, 1959.

3. В. А. В а х р у ш е в. Элементы-примеси акцессорного магнетита как критерии для генетического расчленения гранитоидов Алтае-Саянской области. ДАН СССР, т. 147, № 3, 1962.

4. В. А. В а х р у ш е в. Элементы-примеси в магнетите железорудных месторождений Алтае-Саянской области. Сб. матер, по генет. и экспер. мин. Йзд. СО АН СССР, 1963.

5. В. В. Л я х о в и ч. Некоторые данные о составе акцессорного магнетита. Тр. института минер., геох. и кристаллохим. ред. эл-тов, вып. 3, 1959.

6. Д. С. Ш т е й н б е р г, В. Г. Фоминых. О распределении элементов-примесей в титапомагнетитах Урала. ДАН СССР, 139, № 6, 1961.