К вопросу петрографии черемушинского массива щелочных пород (Кузнецкий Алатау)

ИЗВЕСТИЯ

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

Том 236 • 1976 г.

К ВОПРОСУ ^ПЕТРОГРАФИИ ЧЕРЕМУШИНСКОГО МАССИВА ЩЕЛОЧНЫХ ПОРОД

А. А. МИТЯКИН

Массив расположен по одноименному ключу, правому притоку речкй Кургусуль на восточном склоне Кузнецкого Алатау в северо-восточной части его. Он имеет форму штока, вытянутого в северо-восточном направлении. Площадь выхода массива на дневную поверхность равна 1,25 км2. Тело штока на северо-востоке и юго-западе срезано дизъюнктивными нарушениями.

Впервые щелочные породы массива в виде нефелиновых сиенитов были обнаружены работниками Горячегорской партии при проведении геологосъемочных работ в 1959—1961 гг. Массив считался однородным по составу, сложенным нефелиновыми сиенитами. Он залегает среди пород протерозоя — кембрия, слагающих здесь антиклинальную складку северо-западного простирания и приурочен к восточному крылу ее.

В результате полевых наблюдений, проведенных автором в 1966 г. выявлен довольно сложный вещественный состав массива с последовательным образованием:

1 фаза — долериты, ;

2 фаза — мельтейгиты,

3 фаза нефелиновые сиениты.

Кроме того, широким развитием пользуются метасоматнческие сиениты, возникшие в результате деятельности глубинных щелочных растворов.

Породы первой фазы

В первую фазу возникают долериты. Они, видимо, полностью слагали шток наблюдаемой сейчас формы, но в результате более поздних инъекций магмы были почти полностью замещены, сохранившись лишь в периферических частях массива и в форме ксенолита в центральной части его. В периферической части тела долериты темно-серые мелкозернистые со средней величиной кристаллов 0,6 мм. Структура породы диабазовая с минералогическим составом: титанавгита — 45%, плагиоклаза — 50%, акцессорных — 5%.

Титанавгит в виде мелких призматических кристаллов с неправильными ограничениями, плеохроирует от светло-розового по Ыц до бесцвет* ного по Ир. Минерал почти полностью замещен тонкочешуйчатым биотитом желто-бурого цвета.

Плагиоклаз представлен удлиненно-таблитчатыми зернами с прямолинейными очертаниями, полисинтетическим двойниковым строением. По составу минерал соответствует битовяиту № 80. Из вторичных минералов по плагиоклазу развивается серицит.

Акцессорные минералы представлены магнетитом в виде мелких йз<3-метричных зерен и в меньшем количестве апатитом.

В направлении от периферии к центру штока порода постепенно становится более крупнозернистой и в ксенолите центральной части тела средний размер кристаллов равен 1—¡1,2 мм. Порода здесь внешне имеет пятнистый характер за счет неравномерного распределения темноцветного минерала и полевого шпата. Структура по величине зерен также неоднородная— наблюдаются участки пегматоидного характера с размером кристаллов пироксена до 2 см. Минералогический состав долерита: пироксена —50%, плагиоклаза — 4-7%, акцессорные — 3%.

Пироксен, как и в периферической части штока — титанавгит в виде удлиненно-призматических кристаллов с неправильными ограничениями, минерал имеет четкий плеохроизм от розового по ^ до бесцветного со слабым розоватым оттенком по Ир с оптическими константами: 2У= +56°, ^=1,723±0:002. Ир = 1,697 ±0,002, =

= 0,026. Судя по данным химанализов по У. А. Диру (1965), описанный минерал содержит около 20% окиси кальция. Пироксен частично замещен хлоритом.

Плагиоклаз в виде таблитчатых кристаллов идиоморфных по отношению к пироксену по составу соответствует битовниту № 87. Минерал в существенной степени замещен серицитом.

В породе наблюдается титанистая базальтическая роговая обманка, появление которой связано с более поздними метасоматическими процессами. Количество роговой обманки колеблется от нуЛ*я до полного замещения пироксена. Минерал представлен удлиненно-призматическими кристаллами с четким плеохроизмом от краснобурого по ^ до свет-ло-коричневого по Ыр. Оптические константы: СЫ§= + 13°, 2У = —80°, = 1,698±0,002. Ыр= 1,677 ±0,002, Ир = 0,021. Судя по оптическим константам, роговая обманка относится к керсутиту. В образцах, где произошло наиболее полное замещение пироксена роговой обманкой, плагиоклаз полностью разложен и замещен -серицитом, частично хлоритом.

Керсутит в результате более поздних низкотемпературных процессов замещен в значительной степени эпидотом светло-желтого цвета и хлоритом.

Из акцессорных минералов в породе наблюдается апатит в виде хорошо образованных призм с шестиугольным поперечным сечением размером по длинной оси до 1,5 мм. В меньшем количестве присутствует магнетит.

2. П о р о д ы второй фазы

Во вторую фазу происходит образование мельтейгитов. Они сохранились в центральной части штока в виде ксенолита совместно с долеритами.

Макроскопически порода темно-серая'порфировой структуры, в выделениях кристаллы нефелина размером 3—6 мм в количестве ¡10% от общего объема породы и пироксена размером 4—5 мм в количестве 8— 10%.

Пироксен представлен призматическими кристаллами с поперечным сечением в виде вытянутого восьмиугольника. Большинство кристаллов выделений зонального строения — центральная часть их сложена диоп-сидом зеленого цвета со слабым плеохроизмом, а периферическая ти-танавгитом. Диопсид с оптическими константами С^=+45°, 2У= + 60°, ^ = 1,735±0,002, Ыр= 1,798±0,002, Нр-0,027, что соответствует

минералу с содержанием 68% атомов СаРё (Трегер, 1958).

Нефелин в фенокристах в виде хорошо образованных кристаллов призматической формы полностью замещен канкринитом. Основная мас-

ей породы нефеленйтовой структуры сложена на 55% нефелином и 40% пироксеном. Пироксен основной массы — титанавгит в виде удлиненно-призматических кристаллов размером 0,3 мм по периферии с каймой эгирин-авгита. Последний иногда полностью замещает мелкие кристаллы титанавгита.

Нефелин основной массы в виде хорошо образованных кристаллов с квадратным или шестиугольным поперечным сечением, как и во вкрапленниках, полностью замещен канкринитом. Из акцессорных минералов до 3% магнетита в виде мелких изометричной формы зерен с неправильными очертаниями и в меньшем количестве апатита.

Как показывают взаимоотношения минералов, кристаллизация расплава началась с выделения пироксена-диопсида. Об этом свидетельствуют многочисленные мелкие карродированные зерна пироксена в кристаллах нефелина. После кристаллизации пироксена выделился нефелин вкрапленников.

Остаточный расплав раскристаллизовывался в резко изменившихся внешних условиях с образованием мелкозернистой основной массы, при этом в основной массе первым выделился нефелин, т. е. последовательность выделения минералов основной массы явилась продолжением последовательности выделения минералов-вкрапленников. Пироксен в процессе кристаллизации претерпел изменение в своем составе от диопси-да к титанавгиту и эгирин-авгиту.

3. Породы третьей фазы

'В третью фазу происходит становление нефелиновых сиенитов. Внешне породы розовато-серые, массивные, среднезернистые. Средний размер зерен равен 2—2,5 мм. Под микроскопом порода обнаруживает гипидиоморфнозернистую структуру со следующим минералогическим составом: нефелина — 40%, калишпата — 20%, плагиоклаза — 8%, кан-кринита — 5%, пироксена — 8%, роговой обманки —14%, оливина — 3 %, акцессорных — 2 %.

Нефелин представлен хорошо образованными кристаллами, идио^ морфными по отношению к роговой обманке и калишпату в поперечном сечении в виде квадрата или шестиугольника, за исключением отдельных зерен замещен канкринитом. Оптические константы нефелина: N0 = 1,535 ±0,02, Ые= 1,530 ±0,002 свидетельствуют о содержании 10% молекулы КА18104.

Пироксен-авгит бледно-розового цвета в виде призматических кристаллов с неправильными ограничениями имеет оптические константы: 2У= +55°, Ы£=1,728±0,002> Ир-1,702±0,002, =

-^0,026. Судя по данным химанализов авгитов по У. А. Диру, описанный минерал относится к ферроавгиту с содержанием около 15—16% окислов железа. Авгитовый состав пироксена сохранился только в центральной части отдельных зерен. От центра таких зерен к периферии минерал приобретает зеленый цвет и переходит в эгирин-авгит и эгирин, образующий внешнюю кайму вокруг зерен пироксена.

Роговая обманка в виде зерен с неправильными ограничениями резко ксеноморфна по отношению к нефелину с четким плеохроизмом от темного зеленовато-коричневого по Ыр до светлого желто-коричневого по

с оптическими константами" СМр = —3—5°, 2У=+83°, ^=1,702± ±0,002, 1,695 + 0,002, ^—Мр = 0,007, что соответствует арфведсо-ниту с содержанием около 7% атомов магния и 93% атомов Ре/+Ре/// + Мп (У. А. Дир, 1965). Минерал имеет реакционные отношения с пироксеном, мелкие реликтовые карродированные зерна которого наблюдаются . в центральных частях кристаллов арфведсонита.

Оливин сохранился-в виде мелких реликтовых зерен изометричной формы в кристаллах пироксена и роговой обманки. Минерал бесцветный.

6 Заказ 4875

81

с углом оптических осей равным = —59°, что соответствует содержании) 14% форстеритовой молекулы. Оливин подвергся опацитизации — по периферии кристаллов и трещинам отдельности произошло замещение рудным компонентом.

Плагиоклаз представлен удлиненно-таблитчатыми кристаллами, ксеноморфными по отношению к нефелину и роговой обманке с полисинтетическим двойниковым строением. По составу минерал соответствует андезину № 36. Из вторичных минералов по плагиоклазу в небольшом количестве развит серицит в виде мелких чешуек.

. Калишпат-микроклин чаще всего без видимой решетки в виде таблитчатых кристаллов с извилистыми боковыми ограничениями, буроватого цвета за счет вторичных продуктов, имеет оптические константы: 2У=—77°, N§-1,530 + 0,002, N{> = 1,523 + 0,002, ^-^ = 0,007, что соответствует минералу с содержанием 45% альбитовой молекулы.

Канкринит в виде зерен размером до 2,5 мм с неправильными ограничениями, бесцветный. Минерал ассоциирует обычно с нефелином, как бы цементируя кристаллы последнего. Оптические константы канкринита N0=1,515 + 0,002, N6=1,495 + 0,002 соответствует минералу с содержанием 15% вишневитовой молекулы (Трегер, 1958).

Взаимоотношения минералов показывают, что кристаллизация магматического расплава началась с оливина. При достижении температуры начала кристаллизации пироксена оливин подвергся ин-конгруэнтному плавлению. Его мелкие реликтовые зерна можно наблюдать в кристаллах пироксена.

После кристаллизации пироксена началось выделение нефелина, представленного хорошо образованными кристаллами идиоморфными к плагиоклазу и роговой обманке. К окончанию кристаллизации нефелина остаточный расплав оставался еще насыщенным щелочами, что обусловило кристаллизацию щелочной роговой обманки. Ее кристаллы четко ксеноморфны по отношению к нефелину. В это же время ранее выделившийся авгит перерождается в эгирин-авгит и эгирин. Происходит также замещение пироксена роговой обманкой, о чем свидетельствуют реликты от зерен пироксена, сохранившиеся в центральных частях кристаллов роговой обманки. Расплав, оставшийся после кристаллизации роговой обманки, имел алюмощелочной состав. Его кристаллизация шла с выделением плагиоклаза, калишпата и канкринита.

4. М е т а с о м а т и ч е с к и е сиениты

В составе массива значительную часть составляют метасоматические сиениты, образовавшиеся за счет нефелиновых сиенитов и других пород в результате проявившегося здесь калишпатового метасоматоза. Под воздействием щелочных глубинных растворов в нефелиновых сиенитах и других породах развивается калишпат в виде крупных метакристаллов размером до 3—4 см. При этом происходит замещение первичных породообразующих минералов—нефелина, темноцветных минералов — и порода приобретает более лейкократовый облик.

Метасоматические сиениты внешне мясо-красные или розовато- серые с крупнозернистой или порфиробластовой структурой. Под микроскопом обнаруживается интенсивно измененный первоначальный состав первичных пород. Одновременно с развитием крупных метакристаллов калишпата происходит разложение и замещение первичных минералов— от темноцветных при начальной степени метасоматоза сохраняется первичная форма зерен, замещенных хлоритом и гидроокислами железа. Кристаллы нефелина при этом замещены канкрпинитом. При более интенсивном проявлении процесса метасоматоза от темноцветных минералов сохраняются лишь небольшие скопления вторичных минералов — хлорита и гидроокислов железа. Метакристаллы калишпата замещают

темноцветные минералы, нефелин, а также первичные кристаллы кали-шпата. Таким образом нефелиновые сиениты и других пород постепенно изменяют свой состав в направлении образования щелочных мономинеральных пород, сложенных калишпатом.

Калишпат метасоматических. сиенитов — микроклин нерешетчатый буроватого цвета за счет вторичных продуктов в виде удлиненно-таблитчатых зерен, часто хорошо образованных. Оптические константы минерала 2У = 76°, 1,531 +0,002, Ыр = 1,526 + 0,002, что соответствует содержанию около 49% альбитовой молекулы.

Калишпат подвергается интенсивной альбитизации, Альбит развивается отдельными участками с образованием тонких полисинтетических двойников вплоть до почти полного замещения отдельных зерен кали-шпата. Химические анализы метасоматических сиенитов, почти нацело сложенных калишпатом, дают содержание окиси натрия, равное 7,76% и окиси калия — 2,56%. к