Акцессорная минерализация гранитоидов А-типа из фундамента Тыньярской площади (восточная часть Западно-Сибирской плиты)

УДК 549.01:552.331.1

АКЦЕССОРНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ГРАНИТОИДОВ А-ТИПА ИЗ ФУНДАМЕНТА ТЫНЬЯРСКОЙ ПЛОЩАДИ

Ю. В. Ерохин, К. С. Иванов, В. В. Хиллер

В гранитоидах А-типа из доюрского фундамента Тыньярской площади (восточная часть ХМАО) установлена ред-кометалльно-редкоземельная акцессорная минерализация - торит, торогуммит, настуран, синхизит-(Се) и чевки-нит-(Се). Она является типоморфной для данных щелочных кислых пород. Первичными акцессорными минералами гранитов, по всей видимости, были торит и чевкинит, а также не сохранившийся монацит. Кроме того, в гранитах Тыньярской площади встречаются и обычные акцессорные минералы - магнетит, циркон и фторапатит. Ключевые слова. Западно-Сибирский мегабассейн; фундамент; граниты; акцессорная минерализация.

Гранитоиды А-типа установлены в скважинах № 100 и 101 Тыньярской разведочной площади, которая расположена в междуречье Ваха и Елогуя, в восточной части Западно-Сибирской плиты (восток Ханты-Мансийского автономного округа - Югры). Эти скважины были заложены на локальном поднятии (Тыньярском) с целью изучения геологического строения и оценки нефтега-зоносности [1]. Под мезозойским чехлом, на глубине 1786 м скважины вскрыли экструзивное тело кислых эффузивов, которое с глубиной переходит в крупно- и среднезернистые красные гранитоиды (рис. 1). По данным петрохимии, они попадают в поле щелочных гранитов рядом с верхней границей субщелочных пород (щелочные лейкограниты, аляс-киты и т.д.). По содержанию микроэлементов эти гранитоиды на дискриминационных графиках ложатся в область внутриплитных гранитоидов А-типа. Породы подверглись воздействию метасоматических изменений, по всей видимости, аргиллизации. Возраст этих гранитов, по данным И-РЬ-датирования цирконов, оценивается в пределах 277 ± 3,9 млн лет [2, 3]. Далее мы приводим сведения об интересной акцессорной минерализации данных интрузивных пород, отобранных в скважине 101 на глубине 2627 м.

Породообразующий минеральный состав гранитоидов - кварц (25 %), калиевый полевой шпат (45 %), плагиоклаз (20 %), биотит (5 %) и рудный минерал (5 %). Калиевый полевой шпат слагает крупные зерна размером до 5-6 мм и представлен микроклин-перти-том. В шлифе достаточно часто наблюдает-

ся типичная для микроклина «решетка». В некоторых зернах отмечается обычное двой-никование по второму пинакоиду - [010]. Минерал интенсивно пелитизирован, из-за чего в проходящем свете выглядит полупрозрачным и имеет серую окраску. В отдельных индивидах в КПШ наблюдается зональность: в центре отмечается светло-розовая окраска, а кайма имеет красноватую до коричневато-красной. По данным микрозондового анализа, калиевый полевой шпат, обрастающий плагиоклаз и кварц, отличается устойчивым составом и содержит примесь №20 не более 2,6 мас. %, т. е. до 24 % минала альбита. В крупных индивидах калишпат слагает центральную и краевую часть зерен с примесью №20 до 3,1 мас. %, или до 28 % ми-нала альбита. При этом промежуточная зона индивида сложена анортоклазом с 59 % альбита, 36 % микроклина и 5 % анортита, а кайма представлена олигоклазом - ЛЬ81Ап170г2. Плагиоклаз слагает идиоморфные изоме-тричные и слабоудлиненные зерна размером не более 1-1,5 мм по удлинению в матрице калиевого полевого шпата. Часто присутствует в виде мелких пертитовых вростков в КПШ. В крупных индивидах легко узнается более светлой окраской и полисинтетическим двойникованием по альбитовому закону. По методу симметричного угасания двойников минерал можно отнести к альбиту. По данным микрозондового анализа, это определение подтвердилось, и содержание минала альбита не превышает 96-98 %. Пертитовые вростки в калиевом полевом шпате также относятся к альбиту ЛЬ93, но они отличаются

чуть большим количеством минала КПШ (до 6 %). Кварц местами абсолютно ксеномор-фен по отношению к индивидам плагиоклаза и калиевого полевого шпата, при этом в отдельных участках породы слагает скопления

изометричных зерен, которые обрастают каймами микроклина. Размер зерен минерала обычно не превышает 5 мм. Без анализатора кварц выглядит мутноватым, из-за большого количества включений (газово-жидких и ми-

Рис. 1. Схематическая геологическая карта фундамента Западно-Сибирской платформы на востоке ХМАО (составили К. С. Иванов, В. Б. Писецкий, 2010): 1 - серпентинизированные ультрабазиты; 2 - кристаллические сланцы, вероятно, докембрий; 3 -граниты, гранодиориты; 4 - базальты триаса; 5 - терригенно-карбонатные толщи раннего-среднего палеозоя; 6 - терригенно-кремнистые черносланцевые толщи среднего палеозоя; 7 - габбро, габбро-диориты; 8 - диориты; 9 - риолиты, гранит-порфиры, граниты, ранняя пермь; 10 - граница ХМАО; 11 - скважины; 12 -геологические границы; 13 - разломы; 14 - зоны рассланцевания

неральных). В интерстициях между индивидами полевых шпатов, а иногда и в матрице КПШ отмечаются лейсты биотита (размером не более 0,5 мм), как «свежие», так и частично замещенные агрегатом хлорита. Слюда достаточно резко плеохроирует от темно-коричневого (по до оливково-коричневого цвета (по и постоянно содержит включения рудных минералов, иногда с плеохроичными двориками. По данным микрозондового анализа, биотит относится к магнезиальному ан-ниту с высоким содержанием титана (ТЮ2 до

4,4 мас. %) и небольшим количеством натрия (№20 до 0,4 мас. %). Какой-либо отчетливой зональности в лейстах слюды не наблюдается. С краев слюда замещается зеленым агрегатом хлорита, который плеохроирует от темно-зеленого (по до желтоватого цвета (по По данным микрозондового анализа, хлорит относится к магнезиальному шамозиту с содержанием минала клинохлора до 25-30 %.

Наиболее распространенными акцессорными минералами в породе являются циркон, апатит и магнетит. Последний содержит струк-

туры распада в виде ламеллей рутила и нередко слагает крупные зерна размером до 1-2 мм по всей матрице гранита. Апатит встречается в виде включений в породообразующих минералах (обычно в слюде) и слагает мелкие, хорошо ограненные индивиды размером не более 0,5 мм. По данным химического состава, относится к фторапатиту, так как содержит до 4,5-4,7 мас. % фтора. Циркон характеризуется призматическими индивидами размером не более 0,5 мм по удлинению. Он распылен по всей породе, но чаще встречается в матрице темноцветных минералов. Иногда образует совместные срастания с торитом. По данным микрозондового анализа, циркон характери-

Химический состав торо]

зуется постоянными примесями гафния (НГО2 до 1,9 мас. %), иттрия ^203 до 0,5 мас. %), урана (и02 до 0,3 мас. %) и тория (ТЪ02 до 0,3 мас. %). Ниже приведен химический состав циркона, в мас. %:

UO2 0,27 0,06 0,21 0,11 0,09

Zr02 66,26 67,38 66,34 65,72 66,07

Th02 0,27 0,05 0,16 0,08 0,04

SiO2 32,53 32,53 32,43 32,73 32,64

LaA..... 0,03 - 0,02 - -

Се20з..... - - - 0,04 0,02

Y2O3....... 0,33 0,06 0,27 0,47 0,20

Сумма 99,70 100,07 99,43 99,16 99,06

Здесь и далее Институт геологии и геофизики УрО РАН, микрозонд «Сатеса 8Х 100», аналитик В. В. Хиллер.

Таблица 1

лмита и торита, в мас. %

Элементы Анализы

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Торогуммит Торит

uo2 7,41 10,38 11,95 11,40 13,78 17,19 14,78 11,68 12,45

Zr02 17,24 - 0,36 - - 0,14 - - -

Th02 37,15 59,85 58,01 59,01 58,19 53,68 58,65 64,14 64,62

Si02 15,47 17,44 18,00 17,73 18,24 18,08 18,59 18,73 18,43

La2°3 0,01 0,11 0,04 0,18 0,14 - 0,08 0,23 0,16

CeA 0,27 0,34 0,28 0,38 0,23 0,17 0,30 0,15 0,16

Y2°3 11,51 5,88 5,34 3,25 4,38 4,65 3,81 2,47 1,99

Nd2°3 0,13 0,28 0,19 0,25 0,21 0,18 0,28 0,13 0,07

pr2°3 0,02 0,06 - - 0,14 - 0,02 0,06 0,12

PbO 0,13 0,24 0,10 0,24 0,16 0,12 0,19 0,20 0,55

CaO 1,52 1,50 1,49 1,68 1,69 1,64 1,72 1,50 1,63

P2O5 5,16 2,08 1,66 1,14 1,39 1,48 1,25 0,60 0,38

Сумма 96,01 98,15 97,42 95,26 98,57 97,33 99,68 99,89 100,56

Кристаллохимические формулы

1 (Th0.41Zr0.41Y0.15U0.08Ca0.08)1.13[(Si0.76P0.11)0.87O4](0H)1.30

2 (Th0,73U0,12Ca0,09Y0,08)1,02[(Si0,93P0,05)0,98O4](°H)0,66

3 (Th0.70U0.14Y0,8Ca0,8Zr0,1)1,1[(4,5P0,4)0,9OJ(°H)0,1

4 (Th0.72U0.14Ca0.10Y0,5)1,1KSl0,6P0,3)0,9O4K°H)1.71

5 (Th0.69U0.16Ca0.10Y0.06)1.01[(Si0.96P0.03)0.99O4](0H)0.50

6 (Th0,5U0.20Ca0,9Y0,7),01[(Sl0,6P0,3)0,9O4](0H)0,4

7 (Th0,69U0,17Ca0,10Y0,05)1,01[(Sl0,96P0,03)0,99O4]

8 (Th0.76U0.14Ca0.08Y0.03)1.01[(Si0.97P0.02)0.99O4]

9 (Th0.76U0.15Ca0.09Y0.03)1.03[(Sl0.96P0.01)0.97O4]

В срастаниях с цирконом и в виде самостоятельных выделений размером до 30-40 мкм встречаются индивиды торита и торо-гуммита (рис. 2). По всей видимости, последний минерал образовался по зернам первичного акцессорного торита. В литературе часто

упоминаются подобные замещения. Внешне торит от торогуммита абсолютно неотличим.

По данным микрозондового анализа, торогуммит (табл. 1, анализы 1-6) отличается сложным составом и постоянным дефицитом суммы в 2-4 %, а также характеризует-

ся повышенными примесями урана, иттрия, фосфора и кальция. Интересно, что в срастаниях с цирконом минерал характеризуется

повышенным содержанием циркония ^г02 до 17,2 мас. %). Присутствие фосфора в минерале хорошо коррелирует с содержанием

Рис. 2. Кристалл торогуммита Trg с сохранившимся

в центральной зоне реликтом торита Tr в матрице биотита Bi.

Фото BSE, «Cameca SX 100»

кремния и, по всей видимости, сохранилось носить к настурану, аморфной и содержащей

от первичного торита, так как в природе опи- воду урановой смоле. Это же подтверждает

саны ауэрлиты - ториты с высоким содержа- химический состав минерала, из которого

нием P2O5 - до 10-15 % [4]. Торит по своему видно, что сумма минерала варьируется от 88

химическому составу (табл. 1, анализы 7-9) до 90 мас. %, и в настуране, возможно, кроме

практически ничем не отличается от торогум- воды еще присутствует уран в других валент-

мита, за исключением хорошей суммы анали- ных формах, таких как UO3 и U3O8. В пользу

за и более высокого содержания кремнезема вторичности уранового минерала свидетель-

(SiO2 до 18,6 мас. %) с заниженными значени- ствуют полное отсутствие в его составе тория

ями фосфора и иттрия. и низкое содержание свинца (как продукта

Наряду с торитом и торогуммитом, в по- распада урана), а также высокие примеси

роде была обнаружена мелкая вкрапленность кремнезема и кальция. Появление настурана

уранового минерала размером до 10-15 мкм. можно объяснить разложением первичного

Он образует округлые и прожилковатые вы- монацита, так как фосфат замещают карбона-

деления (рис. 3) и, по всей видимости, являет- ты редких земель, в которых практически нет

ся вторичным и переотложенным минералом. заметных количеств урана. Ниже приведен

Судя по морфологии зерен, его уже можно от- химический состав настурана, в мас. %:

UO2 ............... 79,21 80,59 80,23 79,22 79,87 80,85

ThO2.............. 0,01 - - - - -

PbO............... 0,40 0,38 0,43 0,33 0,35 0,44

Ce2O3 ............. 0,31 0,22 0,22 0,23 0,23 0,21

La2O3 ............. 0,09 0,06 - - 0,07 0,06

Nd2O3 ............. 0,15 0,14 0,08 0,17 0,15 0,08

Pr2O3 .............. 0,09 0,17 - - 0,14 0,10

SiO2 ............... 3,25 2,59 2,75 2,81 2,83 2,76

Y2O3 .............. 1,79 1,86 2,10 2,13 2,14 2,09

CaO............... 3,25 3,57 4,09 4,07 4,07 4,14

ZrO2 ............... 0,34 0,35 0,16 0,18 0,25 0,19

P2O5 ............... 0,07 0,07 0,07 0,07 0,06 0,06

Сумма 88,98 90,00 90,12 89,22 90,15 90,98

Из редкоземельных акцессорных ми- титаносиликат - наблюдается в виде включе-

нералов нами обнаружены чевкинит-(Се) и ний в разных породообразующих минералах,

синхизит-(Се). Чевкинит - редкоземельный но часто тяготеет к лейстам биотита. Размер

слабо удлиненных индивидов не превышает ми индивидами четкие и резкие. По данным 20 мкм. Никаких вторичных изменений в ми- микрозондового анализа (табл. 2), минерал нерале не отмечается, контакты с вмещающи- отличается сложным, но устойчивым хими-

Q Ur

flpb • 1

'W * Bi

и

А

5г

50 мкм

Рис. 3. Зерно настурана Ur на границе хлоритизированного лейста биотита Bi с агрегатом кварца Q. Фото BSE, «Cameca SX 100»

ческим составом с преобладанием редкоземельных элементов (РЗЭ) до 40-42 мас. %, ТЮ2 (до 15-16 мас. %), 8Ю2 (до 20 мас. %) и Бе0 (до 11 мас. %), что позволяет отнести

его к чевкиниту. По резкому преобладанию церия среди редкоземельных элементов он относится к цериевой разновидности минерала. Из примесей в чевкините установлены

Рис. 4. Игольчатые кристаллы и снопы синхизита-(Се) REE на границе зерен калиевого полевого шпата Fsp с агрегатом кварца Q. Фото BSE, «Cameca SX 100»

торий, цирконий и иттрий. Судя по немного заниженной сумме анализов, он является слабо метамиктным и, скорее всего, содержит небольшое количество воды. При кристалло-химическом пересчете (на 13 катионов) минерала выявилось небольшое завышение значений в позиции кремния и соответственно за-

нижение в позиции редких земель. Кроме того, установлено, что незначительная часть железа представлена в трехвалентной форме, так как компенсирует вакансию в позиции титана. Чевкинит как обычный акцессорный минерал встречается в щелочных гранитах, сиенитах и карбонатитах [5], в последнее время был об-

наружен в субщелочных риолитах и трахитах Восточно-Африканского рифта в Кении [6].

Синхизит-(Се) установлен нами в виде небольших округлых и слабо удлиненных индивидов, которые, судя по форме выделений,

Химический состав че]

раньше являлись зернами первичного монацита. Кроме того, в открытых трещинах он слагает радиально-лучистые и сноповидные агрегаты, состоящие из пластинчатых индивидов (рис. 4). Размер скоплений достигает

Таблица 2

инита-(Се), в мас. %

Элементы 1 2 3 4 5

ио2 0,19 0,22 0,18 0,20 0,19

ZrO7 0,48 0,27 0,36 0,30 0,48

тыэ2 3,46 5,26 4,15 4,41 4,18

бЮ2 20,05 19,76 19,82 19,91 20,06

тю, 15,74 15,27 15,33 15,29 15,57

Ьа,03 10,68 10,63 11,05 10,87 10,75

СеА 20,45 20,46 20,87 20,61 20,40

ш7о3 6,75 6,60 6,62 6,50 6,68

РА 1,95 1,84 1,93 1,86 1,92

БтА 0,89 0,68 0,66 0,73 0,77

Е*А 0,25 0,21 0,20 0,23 0,26

0,64 0,53 0,60 0,46 0,55

1,08 0,94 0,98 0,97 1,09

РЬО 0,05 0,06 0,07 0,06 0,07

ЕеО 10,53 10,89 10,77 10,71 10,82

0,22 0,25 0,23 0,24 0,23

СаО 2,85 2,45 2,56 2,56 2,90

РА 0,04 0,04 0,05 0,06 0,06

№>А 1,39 1,21 1,30 1,30 1,35

Сумма 97,70 97,58 97,73 97,27 98,33

Кристаллохимические формулы

1 (Се0,91Са0,74Еа0,48^0,29Т\19РГ0,09^,07^т0,04^0,03Еи0,01и0,01)2,86 (Fe2,15]Mg0,08 )2,23(Ti2,89Nb0,08Zr0,05)3,02Si4,89O22

2 (Се0,93Са0,65Ра0,48Т\30^0,29РГ0,08^,06^т0,03^0,02Еи0,01и0,01)2,86 (^2,1>Мё0,09)2,27(ТЧ83№0,07^0,07&0,03)3,00й4,87022

3 (Ce0,94Ca0,68La0,50Nd0,29Th0,23Pr0,09Y0,06Sm0,03Gd0,03EU0,01U0,0l)2,87 (Ре2 „Мё0 08)2 73(Ti7 84Nb0 07^0 05&0 04)3 00Si4 88022

4 (Ce0,93Ca0,68La0,48Nd0,29Th0,25Pr0,08Y0,06Sm0,03Gd0,02EU0,01U0,01)2,86 (Ре? 14М§0 08)2 23№2 83Nb0 07^0 07Zr0 03)3 А 91022

5 (Ce0,91Ca0,76La0,48Nd0,29Th0,23Pr0,09Y0,07Sm0,03Gd0,02EU0,01U0,01)2,90 (Fe2,16Mg0,08)2,24(Ti2,84Nb0,08Zr0,05Fe0,03)3,00Si4,86O22

200-300 мкм. Состав карбоната довольно устойчивый (табл. 3) и достаточно хорошо пересчитывается на формулу синхизита. По данным микрозондового анализа, минерал относится к цериевой разновидности и кроме редких земель (в сумме РЗЭ достигает 40 мас. %) с кальцием (СаО до 21 мас. %) содержит значительные примеси иттрия и тория. По данным пересчета, в карбонате отмечается

избыток в позиции кальция и соответственно дефицит в позиции РЗЭ. Вследствие этого часть кальция для стехиометрии компенсирует дефицит в позиции РЗЭ. В целом синхизит достаточно часто встречается в редкометал-льных и щелочных гранитоидах, а также связанных с ними пегматитах, при этом карбонат обычно замещает первичный акцессорный монацит.

Таким образом, в гранитоидах А-типа из минерализацией в виде циркона, фторапа-фундамента Тыньярской площади (восточная тита и магнетита установлены редкометал-часть ХМАО) наряду с обычной акцессорной льно-редкоземельные минералы - торит, то-

Таблица 3

Химический состав синхизита-(Се), в мас. %

Элементы 1 2 3 4 5

SiO2 1,31 0,08 0,06 0,25 0,16

ThO, 0,16 0,11 0,19 0,21 0,46

UO2 0,04 0,00 0,04 0,10 0,02

CeA 19,32 19,19 19,36 20,56 19,32

La2O3 7,51 8,30 7,57 8,21 8,79

Nd2O3 9,11 9,04 8,82 9,01 7,60

ptA 2,86 2,43 2,24 2,17 2,30

SmA 1,24 1,21 0,98 1,26 0,69

EuA 0,52 0,48 0,51 0,57 0,38

YA 5,97 5,71 5,57 6,19 5,17

PbO 0,05 0,06 0,02 - 0,03

CaO 20,28 21,16 21,02 20,32 19,69

F 4,62 6,76 6,13 5,45 5,57

-1,95 -2,85 -2,58 -2,29 -2,35

Сумма 71,03 71,68 69,93 72,00 67,82

Кристаллохимические формулы

1 Ca1,00(Ca0,36Ce0,22Y0,10Nd0,10La0,09Si0,08Pr0,03Sm0,02EU0,01)1,00(CO3)2F0,91

2 Ca1,00(Ca0,43Ce0,22Y0,10Nd0,10La0,10Pr0,03Sm0,01EU0,01)1,00(CO3)2F1,35

3 Ca1,00(Ca0,43Ce0,23Y0,10Nd0,10La0,09Pr0,03Sm0,01EU0,01>1,00(CO3)2F1,24

4 Ca1,00(Ca0,39Ce0,24Y0,11Nd0,10La0,10Pr0,03Si0,01Sm0,01EU0,01)1,00(CO3)2F1,09

5 Ca1,00(Ca0,41Ce0,24La0,11Y0,09Nd0,09Pr0,03Sm0,01Th0,01Si0,01)1,00(CO3)2F1,17

рогуммит, настуран, синхизит-(Се) и чевки-нит-(Се). Подобная минерализация является типоморфной для субщелочных и щелочных кислых пород, что полностью подтверждается нашими предыдущими петрохимическими данными [2, 3]. Первичными акцессорными минералами гранитов, по всей видимости,

были торит и чевкинит, а также не сохранившийся монацит. Остальные минералы образовались в результате разложения (во время процесса аргиллизации) первичного торита и монацита, при этом чевкинит оказался более устойчивым и не несет следов вторичного изменения.

Исследования выполняются при поддержке проекта СО-УрО РАН № 12-С-5-1028 «Геологическое строение, тектоника, история формирования и перспективы нефтегазонос-ности Западно-Сибирской геосинеклизы и ее складчатого обрамления», а также грантов РФФИ (11-05-00098-а и 13-05-96032-р_урал_а).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Новые данные о возрасте и составе кремнекислого магматизма на востоке Ханты-Мансийского автономного округа / Ю. Н. Федоров [и др.] // Вестник недропользователя. 2006. № 17. С. 19-24.

2. Иванов К. С., Ерохин Ю. В. О возрасте гранитоидов и «древнего» фундамента на востоке Западно-Сибирской плиты (первые U-Pb-данные) // ДАН. 2011. Т. 436, № 5. С. 665-669.

3. Первые сведения о раннепротерозойском сиалическом фундаменте на востоке Западно-Сибирской платформы (результаты исследования Тыньярского риолит-гранитного массива) / К. С. Иванов [и др.] // Геология и геофизика. 2012. Т. 53, № 10. С. 1304-1321.

4. Минералы. Справочник. Силикаты с одиночными и сдвоенными кремнекислородными тетраэдрами. Под ред. Э. М. Бонштедт-Куплетской, Н. Н. Смольянинова, Ф. В. Чухрова. М.: Наука, 1972. Т. 3. Вып. 1. 883 с.

5. McDowell S. D. Chevkinite from the Little Chief Granite porphyry stock, California // Amer. Miner. 1979. Vol. 64. P. 721-727.

6. Chevkinite-group minerals from sialic volcanic rocks of the East African Rift / R. G. Macdonald [at al.] // Miner. Magaz. 2002. Vol. 66, № 2. P. 287-299.

Поступила в редакцию 5 июля 2013 г.

Ерохин Юрий Викторович - кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник. 620075, Екатеринбург, Почтовый пер., 7, Институт геологии и геохимии УрО РАН. E-mail: erokhin-yu@yandex.ru

Иванов Кирилл Святославич - доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией региональной геологии и геотектоники. 620075, Екатеринбург, Почтовый пер., 7, Институт геологии и геохимии УрО РАН. E-mail: ivanovks@igg.uran.ru Хиллер Вера Витальевна - кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник. 620075, Екатеринбург, Почтовый пер., 7, Институт геологии и геохимии УрО РАН. E-mail: hilvervit@mail.ru