ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АКЦЕССОРНОГО ЦИРКОНА В ГРАНИТАХ КАМЕНСКОГО МАССИВА (северо-западная часть Рудного Алтая)

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

Том 217

1971

ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АКЦЕССОРНОГО ЦИРКОНА В ГРАНИТАХ КАМЕНСКОГО МАССИВА

Т. И. ПОЛУЭКТОВД

Изучением акцессорных минералов в последние годы занимается все большее число исследователей. Повышенный интерес к ътим минералам объясняется большими возможностями использовать их для решения различных геологических задач [1, 2, 3, 4, 5]. Во многих работах из всех минералов наибольшее внимание уделяется акцессорному циркону, который пытаются использовать главным образом для целей корреляции гранитных пород, различных по возрасту и условиям образования. В качестве корреляционных признаков при расчленении грани-тоидов используют морфологию кристаллов циркона, физические свойства его, главным образом цвет, а также содержание в нем эле-ментов-примесей.

В предлагаемой работе приводятся результаты изучения закономерностей распределения акцессорного циркона в гранитном массиве в горизонтальном направлении от контакта с вмещающими породами к центру тела, а также в жильных его дериватах. При этом наиболее детальный анализ дается характеру изменений удлинения кристаллов как различных морфологических типов, так и бесцветных и окрашенных кристаллов одного и того же типа.

Каменский гранитоидный массив расположен в северо-западной части Иртышской зоны смятия среди зеленокамениых сланцев среднего девона и занимает площадь около 200 кв км Абсолютный возраст гранитов, по данным определения Ф. С. Закировой, 230—250 млн. лег. В строении массива принимают участие породы пяти интрузивных фаз (в порядке становления): крупно- и среднезернистые порфировидные биотитовые граниты; средне- и мелкозернистые двуслюдяные граниты; аплитовидные граниты; аплиты; пегматиты.

Граниты первой фазы пользуются наибольшим распространением и составляют 75—80% площади интрузивного тела. Среди них можно

выделить породы центральной части массива и эндоконтактовон, различающиеся по степени зернистости: в центре тела крупнозернистые, в краевой зоне — средне- и мелкозернистые. Минералогический состав их довольно однообразный: микроклин, плагиоклаз, кварц, биотит, акцессорные (циркон, апатит, монацит, к'сенотим, гранат, сфен, ильменит, магнетит, турмалин, рутил, ортит, пирит), вторичные (хлорит, эли дот, цоизит). Количественные соотношения минералов в гранитах непостоянны и часто колеблются в широких пределах. Количество плагиоклаза в центральной части интрузива варьирует от 16,6 до 54%, составляя в среднем 23,5%; в гранитах эндоконтакта содержание этого минерала колеблется от 10,5 до 35% (среднее 20,8%). Выделено две генерации плагиоклаза. Плагиоклаз I, зонарный, более ранний, образует в породе порфировые выделения в виде таблитчатых зерен с неровными извилистыми очертаниями. Состав зон меняется от № 27 — в центре кристалла до № 18 — во внешней зоне. Плагиоклаз II присутствует в основной массе породы в виде призматических зонарных зерен. Состав внутренней зоны отвечает № 25—18, внешний № 13—8. Микроклин численно преобладает над плагиоклазом. Содержание его изменяется от 16,5 до 65% (среднее 38%)- В породе он образует сравнительно крупные порфиробласты, а также в виде неправильных зерен входит в состав основной массы. По оптическим свойствам микроклин неоднородный. Углы погасания в сечении (001) колеблются от 0° до 15—17°, угол оптических осей 2У= ( — )78 —84°. Содержание кварца в гранитах изменяется от 50 до 85%, в среднем составляя в центральной зоне интрузива 30,5%, з эндоконтактовой—36,5%. В породе он образует отдельные зерна или срастания нескольких зерен, встречается также в виде пойкилитовых образований в порфировых выделениях плагиоклаза, микроклина. Оптические свойства обычные. Биотит по времени образования является самым поздним, распределяется в породе крайне неравномерно, количествр его находится в пределах 0,2—15,2%. Представлен ксеноморфными зернами с неровными «рваными» краями. Зерна образуют кучные скопления или распределяются цепочковидно, «рассекая» все породообразующие минералы. Плеохроизм резкий: по Ng—тёмнокрасный, темнобурый до черного, по Ыр— светло-розовый. Показатель преломления довольно постоянен и равен 1,670— 1,673±0,01; общая железистость 72—74%. Акцессорные минералы находятся в виде включений в биотите или заполняют межзерновые пространства в непосредственной близости от него. Циркон, кроме того, в виде включений иногда встречается в плагиоклазе I.

Интрузивные образования последующих фаз залегают в массиве в форме жильных тел мощностью от 10 см до 1,5—3 м Минералогический состав их аналогичен биотитовым гранитам I фазы. Количественные соотношения минералов в породах довольно постоянны. По оптическим свойствам породообразующие минералы близки к таковым из гранитов I фазы. Содержание биотита в породах более поздних фаз резко уменьшается, и в аплитах оно составляет 0,2—0,1%. Набор акцессорных минералов тот же, что и в гранитах I фазы, но количество их значительно меньше. Среди акцессорных минералов во всех породах массива циркон является одним из постоянных и наиболее обильных минералов.

С целью изучения особенностей распределения акцессорных минералов, в частности циркона, из пород каждой интрузивной фазы отбирались пробы весом 2,5 кг. Отбор проб биотитовых крупнозернистых гранитов, характеризующихся однообразием, проводился по горизонтальным профилям через 1 км, среднезернистых гранитов из эндоконтактовой зоны — через 100 м.

В породах массива циркон распределяется крайне неравномерно.

)

В биотитовых гранитах центральной части массива содержание его колеблется от 13,5 до 89,4 г/т. Статистический анализ распространенности циркона показал, что наиболее часто встречаются пробы с содержанием его в интервале 73,5—164,5 г/т (табл. 1, рис, 1). Среднее арифметическое содержание циркона в гранитах центральной части массива -340 г/т. Коэффициент вариации—19,5%. В краевой фации интрузива количество циркона уменьшается и составляет в среднем 167,5 г/т. Коэффициент вариации 14,4%.

Г> «о Со с> ЧЧ

о 1П о а о «а

ч ш А V О № У *) ?

Содержание, г/т Р*г /

1 эн ]цч Н т IV Интрузнвны£ зы

Рис 2'

/00

90

I 70

где

чй 30

I"

З/о о

В тип 100

90

%70

Ютып

щ50'

Ьо

и 20

¡2 тип ' ^ М

0

и?

Расстояния метлу точкам* От&орг проб

Рнс 3

Тэн 1цм П ш 1?

Интрузивны* ФАЗЫ

Рнс 5

§ * » « » км Расстояния от контакта с вмещающими порогами Рис 4

}Эн Тцц и ш IV Интрузивные раз*/

Рнс..6

Таблица 1. Вариационные диаграммы содержания циркона и распределения типов кристаллов его в породах Каменского массива. Рис. 1—2. Вариационные диаграммы содержания циркона в биотитовых гранитах первой фазы (рис. 1) и в породах различных интрузивных фаз (рис. 2). Рис. 3—5. Вариационные диаграммы распределения типов кристаллов циркона в биотитовых гранитах центральной части массива (рис. 3), в биотитовых гранитах в направлении от контакта с вмещающими породами к центру тела (рис. 4), в породах различных интрузивных фаз. (рис. 5) Рис. 6. Вариационная диаграмма распределения бесцветных и окрашенных кристаллов циркона в породах массива

В породах поздних дифференциатов среднее значение циркона по следовательно уменьшается. Так, в средкезернистых двуслюдяных гранитах оно составляет 58,4 г/т, в аплитовидных гранитах, а плитах и пегматитах соответственно 14,5, 15,9, 3,8 г/т (табл. 1, рис. 2).

Циркон б породах массива представлен кристаллами шести морфологических типов: 8, 9, 10, 12, 15, 19* (рис. 1). Кроме названных типов присутствуют кристаллы с более сложным развитием простых форм, а также переходные разности оч одного типа к другому. Иногда отмечаются округлые формы зерен циркона, образовавшиеся в результате процесса растворения постм г гм этическими растворами [I]. Индивиды 9, 15, 19 типов исключительно редки и встречены в биотитовых крупнозернистых гранитах. Распределены кристаллы в массиве неравномерно. Наибольшие колебания в содержании характерны для многогранников 8 и 10 типов. Так, количество кристаллов 8 типа изменяется от 25 до 90%, 10 типа — от 5 до 65%. Кристаллы 12 типа распределяются более или менее равномерно: содержание их колеблется от 6 до 12% (табл. I, рис. 3). По мере удаления от контакта гранитного тела с вмещающими породами к центральной части его примерно на расстоянии 500 м содержание кристаллов 8 типа закономерно уменьшается, а количество индивидов 10 и 12 типов, наоборот, увеличивается (табл. I, рис. 4). В двуслюдяных гранитах, аплитовидных гранитах и аплитак преобладают цирконы 8 типа, а индивиды 10 и 12 типов находятся в подчиненном количестве; в а плитах последние совсем ** не установлены (табл. I, рис. 5).

т

а

т

т

Рис. 1. Типы кристаллов цирконг из пород Каменского интрузивного массива т ;Ш)|, 5 [Ш], с {101), (34), // ¡431;

Цирконы в породах массива бесцветные, светло-желтые, светло-бурые, бурые и темно-бурые. Кроме того, отмечаются зональные кристаллы, цве'1 которых изменяется от зоны к зоне в такой последовательности: центральная зона — бурая до темно-бурой, следующая — светло-желтая, внешняя зона — бесцветная. Такая смена окраски зон указывает на более позднюю кристаллизацию бесцветных цирконов. Распространенность цирконов различной окраски по массиву неодинаковая.

Среди кристаллов 8 типа преобладают бесцветные. Содержание их и биотитовых гранитах достигает 65%, к периферии массива количество их возрастает до 95%. В породах поздних дифференциатов бесцветные цирконы этого типа встречаются реже, число окрашенных, на-

* В литературе пока нет единой сводки по кристалломорфологическим типам циркона, поэтому каждый исследователь создаст «свои» типы кристаллов. На наш взгляд,

основу типизации кристаллов циркона следует принять морфологические ряды П. Д. Ермолаева [2]).

оборот, увеличивается. Аналогичная закономерность изменения окраски ииркока в направлении от пород ранних фаз к поздним выявлена и для кристаллов 12 типа (табл. 1, рис. 6). Многогранники 10 типа в основном бурые и темно-бурые. Бесцветные разности зафиксированы в единичных пробах из аплитовидных гранитов.

Морфология бесцветных и окрашенных кристаллов каждого из выделенных типов как в породах одного и того же петрографического состава, так и различного, характеризуется своими особенностями. Для более наглядного выявления этих особенностей автором был применен статистический анализ величины удлинения кристаллов. Результаты статистической обработки приведены в виде диаграмм (табл. 2, рис. 1—8). Как видно из диаграмм, удлинение бесцветных и окрашенных кристаллов различно. Так, коэффицент /* бесветных кристаллов 8 типа в гранитах центральной части интрузива колеблется от 1,2 до 8,2. Чаще встречаются кристаллы с удлинением в интервале от 2,6 до 2,9

#

/з /2

8//

гю

Ц

%.5

%

&

I? II

I?

%

'I

<•3 I

тип 8

2,0 2.5 2.6 2.9 32 3.5 3,8 удлинение Рис 1

тип Ю опрошенные

2Ь 2£> 2% 3.0 3,2 3.4 3,5 3* удлинение

Рис 3

ЭИ 7 н Щ /Р 7 интрузивные раъы Рис 5

/А в V*

о// £9

%

тип 8

Окрашенные

1?

I

0

/,3 2,1} 2.9 3.7 4.5 5.3 удлинение Рис 2

тип /2 бесцветные

интрузивные зы Рис 6

6 ¿3

тип Ю опрошенные

Эн 7

П ///

интрузивные <раэы Рис 7

6 32

тип /2 Бесцветные

ЭН 7 11 /V

интрузивные фазы Рис 8

Таблица 2. Вариационные диаграммы величин удлинения кристаллов циркона в породах Каменского массива

Во взбежание частых повторений величина удлинения кристаллов б тексте

длина

называется коэффициентом / (/—-).

^^ х ширина7

(табл. 2, рис. 1) (среднее 2,7). Коэффициент I окрашенных индивидов этого же типа изменяется от 1,7 до 8,6. Наиболее распространены кристаллы с удлинением от 2,1 до 2,9 (табл. 2, рис. 2); среднее значение— 3,0. В гранитах эндоконтактовой зоны отношение длины кристалла к ширине колеблется в сравнительно узких пределах. Например, удлинение бесцветных кристаллов 8 типа в этих породах изменяется от 1,6 до 3,7, при среднем значении — 2,5. Коэффициент I окрашенных цирконов колеблется в пределах 1,6—4,2 (среднее —2,8). Подобная закономерность изменения величины удлинения выявлена также и для кристаллов 10 и 12 типов. Вариация удлинения этих кристаллов в био-титовых гранитах изображена на диаграммах (табл. 2, рис. 3, 4).

При переходе от пород ранних фаз к породам поздних удлинение бесцветных и окрашенных кристаллов рассмотренных типов закономерно уменьшается. Примем наиболее резкие уменьшения коэффициента характерны для максимального его значения. Средние и минимальные величины испытывают незначительные колебания (табл. 2, рис, 5,6, 7, 8).

Средние размеры кристаллов приведены в табл. 3. Из анализа таблицы следует, что бесцветные кристаллы крупнее окрашенных. В гранитах краевой зоны массива, а также в двуслюдяных, аплитовидных гранитах и аплитах размеры кристаллов циркона уменьшаются. Несколько не подчиняются этой закономерности окрашенные индивиды 10 типа, величина которых возрастает в биотитовых гранитах эндо-контакта и в более поздних образованиях.

Таблица 3

Средние размеры (в мм) кристаллов циркона в породах Каменского массива

Типы кристаллов Биотитовые граниты центральной части массива Биотитовые граниты зн-доконтакта Двуслюдяные граниты Аплитовидные граниты Аплиты

8 бесцвет. 0,145X0,050 0,120X0,050 0,120X0,045 0,150X0,050 0,160Х

окрашен. 0,120X0,035 0,110X0,040 0,140X0,040 0,150X0,050 X 0,070

10 бесцвет. — — 0,140X0,035

окрашен. 0,100X0,025 0,120X0,035 0,110X0,035 0,120X0,052

32 бесцвет. 0,130X0,035 0,120X0,030 0,100X0,40 0,100X0,035

окрашен. 0,150X0,040 0,140 X 0,030 — _

Заканчивая описание морфологии кристаллов, следует остановиться на некоторых особенностях поверхности граней их и характере включений в описываемых цирконах.

На поверхности граней кристаллов во всех разновидностях пород ясно различима ступенчатость, шероховатость и другие дефекты граней. Ребра сглажены или зубчатые. Темноокрашенные разности циркона трещиноваты. На гранях {110} и очень редко { 100 ) наблюдаются наростьГ биотита, в виде мелкой сыпи — ильменита, магнетита. Характерно, что наросты наблюдаются главным образом на бурых и темно-бурых индивидах. Подобное явление было отмечено А. П. Берзиной и В. И. Сотниковым (1963). Ими отмечается широкое распространение цирконов с наростами, и их приуроченность к гранитам, претерпевшим метасоматическое изменение в виде калишпатизации и грейзенизации.

"В отличие от окрашенных бесцветные кристаллы имеют ровные, прямолинейные ребра, грани глйдкие, блестящие. Нередко бесцветные индивиды наблюдаются в параллельных сростаниях и прорастаниях с окрашенными. Характерно, что подобные сростания и прорастания типичны . для цирконов из биотитовых гранитов; в породах поздних дифферен-циатов они не встречены.

Включения в цирконе редки. В бесцветных кристаллах иногда наблюдаются пузырьки газа, газово-жидкие включения, а также мелкие кристалликд светлоокрашенного циркона, чешуйки биотита, пластинки ильменита. Пузырьки газа приурочены, как правило, к центральной части кристалла, а в зональных индивидах — к границам отдельных зон. Наряду с отмеченными включениями в бесцветных кристаллах часто встречаются включения трубчатой формы с четкими, прямолинейными границами. Обычно они ориентированы под некоторым углом к направлению оси симметрии четвертого порядка. Природа подобных трубчатых образований пока остается неясной. Можно лишь заметить, чт<о. чаще} они встречаются в цирконах из аплитовидных гранитов и аплитов.

Таким образом, в результате изучения акцессорного циркона в Каменском гранитоидном массиве представляется возможным сделать следующие общие выводы.

1. Циркон в гранитах распределяется крайне неравномерно. Наибольшие колебания в содержании этого минерала характерны для биотитовых крупнозернистых гранитов. В породах эндоконтактовой зоны массива количество циркона варьирует в более узких пределах, и содержание его ниже, чем в гранитах центральной полосы. В породах более поздних образований двуслюдяных гранитов аплитовидных транитов, аплитов и пегматитов количество циркона закономерно снижается.

2. Кристаллы циркона по особенностям комбинации простых форм относятся к 8, 9, 10, 12, 15, 19 типам. Распределены в породах массива названные типы неравномерно. Резкие колебания в содержании характерны для 8 и 10 типов, количество цирконов 12 типа изменяется в незначительных пределах.

3. В характере распространения в породах массива каждого и.з морфологических типов выявлена определенная закономерность. Так, цирконы 8 типа преобладают в биотитовых гранитах эндоконтакта и в породах поздних образований; 10 и 12 типы чаще встречаются в биотитовых гранитах центральной зоны интрузива. В аплитах последние кристаллы не установлены.

4. В гранитах массива цирконы бесцветные, светло-желтые, светло-бурые, бурые и темно-бурые. Окраска кристаллов одного и того же типа в породах массива неодинаковая. В биотитовых гранитах цирконы 8 и 12 типов преимущественно бесцветные или светло-желтые. В породах последующих дифференцитов они приобретают бурую и темно-бурую окраску. Индивиды 10 типа во всех породах массива бурые и темно-бурые.

5. Наличие зональных кристаллов, с темноокрашенной внутренней зоной и бесцветной внешней свидетельствуют о более позднем выделении бесцветных индивидов. Учитывая распространенность бесцветных и окрашенных кристаллов различных типов, можно предположить, что ь биотитовых гранитах первыми кристаллизовались бурые и темно-бурые цирконы 10 типа, затем выделялись кристаллы 12 типа и последними — бесцветные цирконы 8 типа.

6. Физико-химические условия кристаллизации бесцветных и окрашенных цирконов одного и того же типа различны, на что указывают различные величины их удлинения. Особенно резко отличаются условия

кристаллизации в биотитовых гранитах центральной и эндоконтактовой зон и в двуслюдяных гранитах. В аплитовидных гранитах и аплитах физико-химические условия кристаллизации близки, так как отклонения удлинения цирконов в этих породах незначительное.

7: Абсолютные размеры бесцветных цирконов больше, чем окрашенных. Средние размеры кристаллов уменьшаются в гранитах краевой зоны массива и в породах поздних образований. Уменьшение размеров циркона вполне согласуется с общим уменьшением зернистости этих пород. Несколько не подчиняются этой закономерности окрашенные цирконы 10 типа, размеры которых, наоборот, возрастают в биотитовых гранитах эндоконтактовой части интрузива и в породах поздних дифференциатов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Б а ж е н о в А. И., Ермолаев В. А. Распределение и типоморфия кристаллов акцессорного циркона в породах Элекмонарского гранитоидного интрузивного массива (Горный Алтай). Сб. «Материалы по минералогии, петрограф, и полезным ископ. Зап. Сибири и Красноярского края», вып. 2, 1964.

2. Ермолаев В. А. Особенности типоминералогии и тиломорфии акцессорного циркона в разновозрастных магматических комплексах Восточного Забайкалья. Сб. «Материалы по геологии и полезн. иск. Зап. Сибири», Изд-во Томского университета, 1961.

3. Л я х о в и ч В. В. Акцессорные минералы как индикаторы геологических процессов. Сб. «Новые методы в минералогии и петрографии и результаты их применения». Госгеолтехиздат, 1963.

4. Л ь в о в Б. К. Петрология, минералогия и геохимия Кочкарского района (Ю. Урал). Изд. ЛГУ, 1965.

5. Сморчков И. Е. Значение акцессорных минералов в изучении изверженных пород. М., 2958.