CC BY
24
УДК 551.461+553.491: 321.6 (470.5)
И.А. Малахов, А.А. Макушии, И.И. Казаков
СОСТАВ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ ШПИНЕЛЕЙ ИЗ ТЕРРИГЕННЫХ ТОЛЩ БАШКИРСКОГО ПОДНЯТИЯ НА ЮЖНОМ УРАЛЕ
В значительном по размерам Башкирском поднятии, располагающемся в южной части обширного Камско-Бельского перикратонного прогиба, в настоящее время выделены Маярдакская, Макарово-Нугушская и Шатакская мантийно-диапировые сгрутуры [3, в пределах которых среди рифей-вендских и палеозойских терригснных комплексов пород выявлены пока немногочисленные россыпи алмазов и их традиционных спутников - хромшпинелидов, хромдиопсидов, ни кроил ьменитов и гранатов, которые несомненно связаны с древним рифей-вендским и, возможно, средиепалеозойским щелочно-ультраосновным магматизмом. Ряд находок алмазов и их спутников обнаружено и при изучении шлихов из современных аллювиальных отложений. Из разнообразной по составу группы хромшпинелидов из протолочек терригенных пород и современных отложений в настоящее время с помощью микрозонда изучено уже более 200 зерен, из которых около 50 обладаю! высокохромистым составом.
Осуществленное ранее изучение состава хромшпинелидов из различных ультраосновных и щелочно-ультраосновных пород показало, что наиболее глубинным происхождением обладают хромшпинслиды из включений гранатовых перидотитов в алмазоносных кимберлитах и лампроитах. Содержание оксида хрома в них достигает 62-67 % [1, 8], однако в самих отмеченных глубинных породах оно крайне редко достигает подобных содержаний (см. статью И.А. Малахова в данном сборнике). Следует также иметь в виду, что при наиболее высоких давлениях кристаллизуются алмазы октаэдрического габитуса, кривофанные же алмазы и ромбододекаэдры, свойственные Архангельской алмазоносной провинции и промышленным россыпям Красновишерского района на западном склоне Северного Урала, кристаллизовались при несколько более низком давлении, и равновесные с ними хромшпинелиды соответственно характеризуются содержаниями хрома несколько ниже отмеченных. Уместно в связи с этим сослаться на монографию А. Джейкса [2], который многократно фиксировал в алмазоносных лампроитах хромшпинелиды, содержащие 55-59 % Сг20з и даже существенно ниже.
Обращает на себя внимание существование определенной связи между хромистостью и железистостью таких хромшпинелидов: наиболее хромистые их разновидности в глубинных включениях, по-видимому, претерпели частичный метаморфизм и характеризуются обычно железистостью 45-50 %, в то время как нсметаморфизованные высокохромнстые шпинели во включениях в алмазах обладают более низкой железистостью - от 30 до 35 %, а в сростках с алмазами - в среднем 39 %.
Несомненно, представляет большой интерес проанализировать с этих позиций полученный за последние годы большой химико-аналитический материал по составу хромшпинелидов из разновозрастных терригенных толщ и современных аллювиальных россыпей в пределах обширного Башкирского блока, детальное геологическое изучение которого одним из авторов статьи осуществляется уже на протяжении многих лет. Мы располагаем данными около полусотни микрозондовых анализов высокохромистых шпинелей, представительные анализы которых прикодятся н табл. 1 и 2.
Характерно, что среди них также выделяется две группы, одна из которых представлена более магнезиальными, а вторая - более железистыми хромшпинелидами.
Как следует из приведенных в табл. 1 химико-аналитических данных хромшпинелидов и результатов их пересчета на главные минеральные составляющие и на основные расчегные параметры с учетом их стехиометрии, все они обладают сравнительно невысокой жслсзистостью, характерной для первичных, более высокотемпературных шпинелей.
Поскольку часть двухвалентного железа могла в дальнейшем частично окисляться, нами величина железистости рассчитана как с учетом всего железа, так и лишь двухвалентного. О возможности частичного окисления железа свидетельствует и расчетное содержание магнетитового мннала в них - в неметаморфизованных и явно мантийных хромшпинелидах количество нормативного магнетита обычне не превышает 4-5 % [6].
Таблица 1
Магнезиальные высокохромистые шпинели из терригенных порол Башкирского блока
№ п/п 1 1 2 3 1 4 5 6 1 7 8
11омсра проб 1645 5009 1706 6019 6000 6076 1287 3178
'ПО: 0,21 0.13 0.12 0.14 0.11 0.17 0.14 0.14
! А1,0, 10.62 10.37 8.93 12,07 11,86 13.81 8.67 10.83
Сг:0, 57.26 57.74 62.97 58.22 56.33 58.31 60.97 61.72
Ре,О, 5.78 6.44 1.46 4,36 5,29 2182 3.95 1.34
РеО 9.79 10.10 13.40 10.60 9.11 11.60 | 9.39 13.80
МпО 0,27 О.ЗС 0,25 0,40 0.30 0.39 0.36 0.15
МкО 15.40 15.30 13.10 15,30 15,80 15.10 15,30 13.30
Сумма 99.34 100.40 100.20 101.09 98.79 102.20 98.74 101.3
Пересчет на кристадлохимичесхую формулу на 32 (О)
Г| 0.040 0.025 0.023 0,026 0,021 0,032 0.027 0.027
А1 3.207 3,109 2,734 3.571 3.570 4.022 2.654 з.25з ;
Сг 11.598 11.610 12.934 11.553 11,372 11.390 12.519 12.437
Ре" 1.115 1.232 0.285 0,824 1.016 0,525 0,772 0.257
Рег* 2.097 2,145 2.899 2.214 1.946 2.389 2,040 2.934
Мп 0,059 | 0.065 0,055 0,085 0,065 0,082 0.079 0,032
м? 5.885 5.815 5.069 5.728 6.010 5.561 5.908 5.060
Главные минеральные составляющие. %
Ульвоишинель 0.76 0.47 0.44 0,49 0.40 0.59 0.51 0.50
Шпинель 19,99 19,40 17,06 22.28 22,28 25.09 16.56 20,30
Магнохромит 53,38 53.18 46.21 49.20 52.75 44.29 57.16 42.85
Хромит 18.92 19.27 34.51 22.89 18.23 26.76 20.95 34.75
Магнетит 6,95 7,69 1,78 5.14 6.34 3.27 _ 4.82 1,60
Основные расчетные параметры, %
Железистость (с РсОл„„) 1 35.3 36.7 38.6 34.7 33.0 34.4 32,3 38.7
Железистость (с РеО) 26.3 26,9 36,4 27.9 1 24,5 30.0 25.7 36.7
Хромистость 78.3 78.9 82.5 76.4 76.1 73.9 82,5 79.3
Доля I V* в Я" 7.0 7,7 1.8 1 5.2 6.4 з.з ! 4.8 | 1,6
Примечание: 1-3 - Узяно-Азнагуловский; 4-6 - Макарово-Кулгунинский; 7 - Апшакский; 8 - Маярдакский участки.
Для таких магнезиальных высокохромистых шпинелей характерно также существенное превышение расчетной величины магпохромитового минола над хромнтовым. В более железистых и вероятно частично метаморфизованпых хромшпипелидах, состав которых приведен в табл. 2, общая железистость колеблется от 49 до 73 %. а с учетом лишь доли закисного железа - от 47 до 66 %. что явно отличает их от первичных - более магнезиальных. Обращает на себя внимание, что среди как магнезиальных, так и железистых высокохромистых шпинелей встречаются разновидности, содержащие 60 % Сг2Оз, характерные для алмазоносных фации пород, однако подобная высокая хромистость в железистых шпинелях может иметь и вторичную природу [6] и характерна, в частности, для альпинеггипных ультрамафигов и генетически связанных с ними хромитов [7]. Однако на Урале имеется лишь три подобных ультраосновных массива, и вряд ли щученные хромистые шпинели из россыпей имеют подобное происхождение, за исключением анализа из пробы 2029к. где отмечается сильный вынос алюминия и привнос хрома и железа из кристаллической решетки проанализированного зерна.
Как следует из приведенных данных по составу хромшпинелидов из пород лампроитового комплекса, для них характерен высокохромистый состав, причем их хромистость еще более повышается за счет наложенных процессов метаморфизма.
Сопоставление состава высокохромистых шпинелей из россыпей Башкирского поднятия с красновишерскими свидетельствует о практически полной их идентичности. Поскольку последние на основе детального изучения состава гранатов, клинопироксенов, хромшпинелидов и пикроильменитов несомненно обладают кнмберлитовой или лампроитовой природой [5], можно полагать, что и изученные хромшпинелиды из россыпей Башкирского блока облалают подобным же происхождением.
Таблица 2
Железистые высокохромистые шпинели из терригенных пород Башкирского блока
№ п/п 1 2 3 4 1 5 6 7 18
Номера проб 306 6194 1647 3285 | 200к 515к 1 2029к 205к
— г - г ТЮ2 0.06 0.28 0.15 0,22 0.03 0.20 0.08 0,05
А1,0, 10,62 11.10 12.24 9.56 10,53 11,93 3.20 7.16
Сг20? 59,77 59.97 57.63 60,30 58.66 55.51 57.86 61.19
Ре20, 2,15 1.01 2,23 2,72 2,35 ¿.64 10,47 3,85
РеО 17,20 17,50 19,60 18,50 18.40 17.80 22.40 17,80
МпО 0,52 0.29 0,39 0,57 0,52 0.52 0.47 0,38
М80 10,70 10.90 9,64 9.98 9,73 10,30 6,51 9.88
Сумма 101,00 101.00 101,80 101,80 100.20 99,86 101,00 100.30
Пересчет на кристаллохимическую форм) •лу на 32 (О)
И 0,012 0.055 0.029 0.043 0.006 0,039 0,017 0,010
А1 3,257 3,394 3,730 2.940 3,277 3.689 1,049 2,258
Сг 12,297 12.299 11,779 12.440 12,245 11.513 12,726 12,946
Ре!' 0,422 0,197 0,433 0.534 0,466 0.72 2,191 0,776
1 Рег* 3.735 3,788 4,229 4.035 4.060 3.896 5.206 3.983
Мп 0,115 0,064 0,085 0,126 0,116 0.116 0.111 0.086
Мк 4.162 4,203 3,715 3.882 3,829 4.028 2,700 3,941
Главные минеральные составляющие, %
Ульвошпииель 0.22 1,02 0.55 0,81 0.11 0.74 0.31 0.19
Шпинель 20,34 21.14 23,25 18,33 20.47 23.00 6.55 14.11
Магнохромкт 31.65 31,22 23,08 30,06 27.38 27.22 27.16 35.13
Хромят 45.16 45.39 50.40 47.47 49,13 44,55 .52,30 45.73
Магнетит 2.63 1,23 2,70 3,33 1 2.91 4.49 13.68 4,85
Основные расчетные параметры, %
Жслезистость (с РеО„*„) 50,0 48,7 | 55,7 I 54,1 54,2 53.4 73,3 54.7
Железистость (с РеО) 47.3 47,4 1 53,2 51,0 51.5 ¿9.2 65.9 50,3
Хромнстость 79,1 78.4 76,0 80,9 7Я,0 75.7 07.4 85,1
Доля Ре3* в Я" 2.6 1.2 | 2.7 . 3.4 2.9 4.5 13.7 4.9
Примечание: 1,4- Маярдакский; 2 - Макарово-Кулгунинский; 3 - Узяно-Азнагуловский; 5-8 - Бурзянекий участки.
Таблица 3
Хромшпинелиды из рифейских лампроитоподобных пород машакской оерии Шатакской зоны
(с участка Хребег Большой Шатак)
Номера проб 150105 150108
ТЮ, 0,0 0,0 0,0 0,29 0.0
А120, 11.14 9.34 11.12 9.56 7.23
Сг?0, 54.96 59.83 56,01 57.78 61.66
9.51 3.59 4.4 4.04 5.57
РеО 7.07 13.55 13,08 14.16 19.67
М*0 17.53 12.86 13.02 12.47 9.58
Сумма 100,51 99,17 97.63 98.3 103.71
Пересчет на кристаллохимическую формулу на 32 О)
Г. 0,0 0,0 0,0 0.058 0.0
А1 3,366 2.887 3.455 2,984 2,218
Сг 10.848 12,405 11.673 12.097 12.69
Ре** 1.786 0.708 0.872 0.804 1.092
Ре2' 1.477 2,973 2.884 3,0136 4.283
м* 6,523 5,027 5.116 4,922 3.717
Главные минеральные составляющие. %
Ульвошпииель 0,0 0,0 0,0 0.72 0.0 1
Шпинель 21.04 18.04 21,59 18.65 13,86
Мапюхромит 60,5 44.8 42,36 42.88 32.6
Хромит 7,29 32,74 30,6 32,73 46.71
Магнетит 11.19 4.42 5.45 . 5,03________ 6.82
Основные расчетные параметры, %
Железистость (с Ре0лмм) 33,3 42.3 42,3 44.5 59.1
Железистость (с РеО) 18,5 37.2 36,1 38,9 53.5 1
Хромистость 76,3 81,1 77,2 80.2 85,1
Доля Ре" в Я** 11.2 4.4 .5.5_______ 5.1 6,8
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Архангельская алмазоносная провинция / Богатиков O.A., Гаранин В.К., Кононова В.А. и лр. М.: Изд. МГУ, 1999. 524 с.
2. Джейке А., Луне Дж., Смит К. Кимберлиты и лампроиты Западной Австралии. Пер. с англ. \!.: Мир, 1989. 430 с.
3. Казаков И.И., Макушин A.A. Перспективы коренной алмазоносности Башкирского чегантиклинория и сопредельных структур: Мат-лы Всерос. сов. Сыктывкар: Геопринт, 2001. С. 97-100.
4. Макушин A.A. Перспективы коренной алмазоносности Республики Башкортостан // Отечественная геология. 1997. ,\*9 7. С. 33-36.
5. Малахов И.А. Генетическая природа и алмазоносность туффизнтов Красновишерского района на Северном Урале на основе изучения их состава и типохимизма минералов // Геология и металлогения Урала: Сб. науч. тр. Екатеринбург: ОАО "УГСЭ", 2000. С. 183-216.
6. Малахов И.А. Особенности высокотемпературного метаморфизма хромитовых руд в альпинотипных массивах Урала, сопровождающегося повышением их качества // Петроло1ия магматических и метаморфических комплексов. Вып. 2: Мат-лы науч. конф. Томск: ЦНТИ, 2001. С. 306-311.
7. Павлов Н.В., Кравченко Г.Г., Чунрынина И.И. Хромиты Кемпнрсайского плутона. М.: Наука, 1968.- 168 с.
8. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Труды ИГиГСО АН СССР. Вып. 183. Новосибирск: Наука, 1974. 264 с.
УДК 551.461 +553.491:321.6 (470.5)
И.А. Малахов
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРИРОДА АНОМАЛЬНО ВЫСОКОХРОМИСТЫХ ШПИНЕЛЕЙ В ХРОМИТАХ УРАЛА И УСЛОВИЯ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ
Аномально высокохромистым составом, как уже давно известно [1,8], обладают шпинели во включениях в алмазах, в сростках с алмазами, а также в глубинных включениях гранатовых перидотитов, содержащихся а кимберлитах. Содержание хрома в них обычно колеблется от 62 до 6" % Сг20з, и такие хромшпинелиды обычно относят к алмазной субфации кимберлитов. Вчесге с -ем в основной массе кимберлитов всех регионов, включая Восточную Сибирь и Архангельскую область, широко распространены хромшпинелиды, характеризующиеся более умеренной хромистостью, содержащие 40-55 % оксида хрома. В этом отношении представляют определенный интерес данные по среднему их составу, приведенные в табл. 1.
Еще шире распространены хромшпинелиды в ультраосновных породах и генетически и пространственно связанных с ними хромитовых рудах. При этом с дунитовыми фациями альпинотипных массивов ультрамафитов, очень широко распространенных на Урале, обычно связаны более высокохромистые руды, содержащие 45-55 % Сг2Ог, а с гарцбургитами - более глиноземистые и умеренно хромистые руды, содержащие 35-40 % хрома.
Аномально высокохромнстые шпинели, содержащие более 60 % оксида хрома, встречаются в д>нитах альпинотипных массивов Урала крайне редко и пока были зафиксированы лишь в Кемпирсайском массиве на Южном Урале, где располагается, пожалуй, самое крупное месторождение высококачественных хромитовых руд. Однако в хромитовых рудах такие хромшпинелиды встречаются гораздо чаще. Значительное их количество в рудах этого массива было проанализировано Н.В. Павловым с коллегами [6], а в полярноуральских альпинотипных массивах -Райизском. Войкаро-Сыньинском и Сыумкеуском - А.Б. Макеевым и Н.И. Бряччаниновой (2].
Значение детального изучения хромшпинелидов очень велико еще и потому, что они, обладая весьма сложным и переменным ссставом, могут выступать в качестве надежных индикаторов условий формирования вмещающих их пород [11]. В дальнейшем мы показали, что они обладают очень низкой термодинамической прочностью, вследствие чего их удобно использовать для оценки температуры, давления и величины парциального давления кислорода при их первоначальном образовании или последующем метаморфизме.
