Введение
Субвулканические интрузии имеют важное значение в металлогении различных регионов мира. Не менее важная роль субвулканических интрузий и в области развития девонских вулканогенных разрезов Горного Алтая [3]. Этим и определяется актуальность изучения Коргонского штока. Собственно субвулканические (гипабиссальные) интрузии кислого состава редки. Они размещены в пределах Щебнюхинской и Ночной вулкано-тектонических структур. Щебнюхинский, Ночной, Сибиряковский, Коргонский и мелкие безымянные массивы сложены гранит-порфирами, мелкозернистыми гранитами, реже микрогранодиоритами. Это тела различной, чаще неправильной, формы. Интрузивы неравномерно раскристаллизованы. В них широко проявлены порфировые структуры. Взаимоотношения гранитоидных тел с экструзивными куполами неоднозначны. Так, Щебнюхинский массив прорывает и ороговиковывает риолиты купола в южном экзоконтакте, а другие субвулканические тела риолитов прорывают его. Известны и постепенные переходы гранит-порфиров в риолиты [5]. Специфика Коргонского субинтрузивного тела заключается в том, что как и Щебнюхинский массив, и другие аналогичные субинтрузии в Когоно-Холзунском вулканогенном прогибе, относится к плагиогранит-порфирам. Цель исследования – провести геохимическое изучение пород штока и выявить его петрологические особенности.
Результаты исследований
Коргонский шток сложен, преимущественно плагиогранитами и плагиолейкогранитами, которые характеризуются неравномерной раскристаллизацией, часто имеют порфировую структуру, микрографическую структуру основной массы, а краевая фация слагаемых ими тел нередко представлена фельзитами и фельзит-порфирами. В краевой части штока отмечены также силекситы – крайне кремнекислые породы с высокими концентрациями SiO2 (более 83 %) и низкими содержаниями Al2O3 (8-10 %). Иногда отмечается обилие метасоматически переработанных ксенолитов, шлир, пятен измененных роговиков. Нередко рассматриваемые породы катаклазированы, иногда имеют гнейсовидность.
Плагиограниты сложены альбитом, олигоклазом (60-70 %), кварцем (25-40 %), иногда присутствует биотит и наложенный решетчатый микроклин (до 10 %). Акцессорные минералы представлены сфеном, апатитом, магнетитом, цирконом, гранатом. По уровню кремнекислотности данные породы иногда варьируют до диоритоидов. Химический состав пород плагиогранитного ряда характеризуется высокой натриевостью (Na2O = 5,04-6,58 %), низкой калиевостью (K2O = 0,31-1,15 %) и глиноземистостью (Индекс Шенда = 0,98), низкими содержаниями Ta, Rb, Ba, Sr, Nb, Yb, повышенными концентрациями Sc, Zr. Породы характеризуются дифференцированным типом распределения редкоземельных элементов (РЗЭ). Отношения La/YbN варьируют от 12,0 до 13,7. Повсеместно отношения U/Th в породах ниже 1, что свидетельствует об отсутствии в породах наложенных гидротермальных изменений. В отличие от адакитовых гранитоидов, плагиогранитиды Коргонского штока имеют весьма низкие отношения Sr/Y (от 0,4 до 8,9). Пространственно со штоками субвулканических пород связаны скарновые месторождения железа (табл. 1).
Таблица 1
Cодержания оксидов (в масс. %) и микроэлементов (в г/т) в субвулканических образованиях Коргонского штока и дайках
|
Породы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
SiO2 |
72,22 |
73,1 |
73,72 |
73,84 |
74,1 |
74,3 |
75,91 |
|
TiO2 |
0,42 |
0,42 |
0,52 |
0,48 |
0,42 |
0,4 |
0,23 |
|
Al2O3 |
14,69 |
13,75 |
12,85 |
13,71 |
14,31 |
14,1 |
13,51 |
|
Fe2O3 |
1,45 |
1,1 |
1,06 |
0,85 |
1,56 |
1,4 |
1,59 |
|
FeO |
1,03 |
0,94 |
0,99 |
0,5 |
0,9 |
0,8 |
1,1 |
|
MnO |
0,04 |
0,04 |
0,05 |
0,04 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
|
MgO |
0,97 |
0,67 |
1,23 |
0,63 |
1,24 |
0,97 |
0,63 |
|
CaO |
1,6 |
2,6 |
1,03 |
1,95 |
0,34 |
0,6 |
0,12 |
|
Na2O |
5,65 |
5,15 |
5,04 |
6,58 |
5,5 |
5,6 |
6,29 |
|
K2O |
0,73 |
1,15 |
0,74 |
0,43 |
0,7 |
0,75 |
0,31 |
|
P2O5 |
0,1 |
0,09 |
0,1 |
0,08 |
0,06 |
0,06 |
0,03 |
|
П.п.п. |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,4 |
0,4 |
0,5 |
0,4 |
|
Сумма |
100,4 |
100,1 |
100,1 |
100,3 |
100,3 |
100,2 |
100,4 |
|
V |
1,5 |
2,0 |
1,6 |
1,8 |
1,7 |
0,2 |
8,0 |
|
Cr |
1,5 |
1,0 |
1,4 |
1,6 |
2,0 |
2,5 |
2,2 |
|
Ba |
185 |
400 |
120 |
118 |
70 |
19 |
170 |
|
Ni |
1,9 |
1,7 |
1,5 |
1,6 |
1,3 |
1,4 |
2,0 |
|
Co |
1,8 |
1,6 |
1,4 |
1,7 |
1,1 |
1,0 |
3,0 |
|
Cu |
2,5 |
2,2 |
2,1 |
1,9 |
0,9 |
0,4 |
9,0 |
|
Zn |
3,6 |
3,2 |
3,0 |
2,6 |
0,9 |
0,3 |
9,1 |
|
Pb |
7,6 |
7,0 |
6,4 |
5,6 |
4,5 |
3,5 |
4,0 |
|
Sn |
1,2 |
1,3 |
1,1 |
1,0 |
0,9 |
1,1 |
2,0 |
|
Sc |
55 |
58 |
72 |
70 |
76 |
75 |
9,9 |
|
Sr |
260 |
270 |
210 |
220 |
115 |
97 |
12,5 |
|
Zr |
180 |
200 |
198 |
165 |
180 |
156 |
181 |
|
Nb |
10 |
10,1 |
10,3 |
9,5 |
9,8 |
9,7 |
9,2 |
|
Y |
29 |
36 |
35 |
33 |
31 |
28 |
35 |
|
Yb |
5,2 |
5,0 |
5,1 |
4,9 |
4,9 |
4,8 |
5,2 |
|
U |
1,1 |
1,0 |
0,9 |
1,2 |
1,3 |
1,2 |
2 |
|
Th |
10,1 |
11,2 |
9,7 |
12,1 |
13,2 |
13,1 |
8,5 |
|
Li |
2,5 |
2,6 |
2,5 |
2,1 |
1,9 |
0,7 |
3,2 |
|
W |
1,0 |
1,2 |
1,3 |
1,2 |
1,3 |
0,8 |
1,6 |
|
Mo |
0,9 |
1,1 |
1,3 |
0,8 |
0,7 |
1,0 |
2,1 |
|
Rb |
24 |
45 |
30 |
15 |
21 |
19 |
11,0 |
|
Cs |
3,5 |
3,5 |
4,1 |
4,2 |
4,8 |
4,2 |
8,4 |
|
Ga |
15 |
14 |
19 |
17 |
16,5 |
17 |
16,3 |
|
La |
95 |
97 |
99 |
98 |
94 |
100 |
101 |
|
Ce |
115 |
118 |
114 |
116 |
113 |
117 |
118 |
|
Pr |
5,5 |
5,6 |
5,7 |
6,0 |
4,9 |
5,8 |
6,1 |
|
Nd |
49,7 |
50,0 |
50,6 |
50,9 |
49,8 |
51,8 |
52,1 |
|
Sm |
9,9 |
10,1 |
10,3 |
10,2 |
9,7 |
10,1 |
11,9 |
|
Eu |
1,3 |
1,5 |
1,4 |
1,6 |
1,62 |
1,55 |
1,5 |
|
Gd |
7,3 |
7,2 |
7,5 |
7,4 |
7,3 |
7,56 |
7,6 |
|
Tb |
1,1 |
1,2 |
1,25 |
1,32 |
1,18 |
1,32 |
1,4 |
|
Dy |
0,8 |
0,9 |
0,85 |
0,91 |
0,64 |
0,6 |
0,7 |
|
Ho |
3,5 |
3,6 |
3,4 |
3,7 |
3,6 |
3,8 |
4,0 |
|
Er |
0,7 |
0,66 |
0,7 |
0,8 |
0,83 |
0,8 |
0,9 |
|
Tm |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,2 |
2,0 |
2,3 |
2,5 |
|
Lu |
0,3 |
0,33 |
0,4 |
0,41 |
0,37 |
0,4 |
0,45 |
|
Hf |
6,2 |
6,1 |
6,3 |
6,8 |
6,5 |
5,8 |
6,0 |
|
Ta |
0,5 |
0,52 |
0,54 |
0,6 |
0,63 |
0,62 |
0,7 |
|
La/YbN |
12,0 |
12,8 |
12,8 |
13,2 |
12,6 |
13,7 |
12,8 |
|
La/SmN |
5,9 |
5,9 |
5,8 |
5,9 |
5,9 |
6,1 |
5,2 |
|
Eu/Eu* |
0,45 |
0,52 |
0,47 |
0,54 |
0,57 |
0,53 |
0,46 |
|
U/Th |
0,109 |
0,089 |
0,093 |
0,099 |
0,098 |
0,092 |
0,23 |
|
Sr/Y |
8,9 |
7,5 |
6,0 |
6,7 |
3,7 |
3,5 |
0,4 |
Примечание. Силикатные анализы для главных компонентов, а также микроэлементов методами ICP-MS и ICP-AES выполнены в Лабораториях Института геологии и минералогии СОРАН (г. Новосибирск) и ВСГЕИ (г. Санкт-Петербург); N – элементы нормированы по [6]. Eu*= (SmN+GdN)/2. Породы Коргонского штока: 1 – плагиогранит-порфир, 2-6 – плагиолейкогранит-порфиры, 7 – дайка плагиолейкогранит-порфира.
На канонических диаграммах породы Коргонского штока попадают в поля пералюминиевых гранитоидов (рис. 1, а) и магнезиальных разностей (рис. 1, б).
Рис. 1. а – диаграмма Al2O3/(N2O+K2O) – Al2O3/(N2O+K2O+CaO) по [11]; б – диаграмма SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3+MgO) по [12] для пород Коргонского штока 1 – Плагиогранит-порфиры, 2 – плагиолейкогранит-порфиры, 3 – дайка плагиолейкогранит-порфира
В породах штока проявлен тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов W – типа, варьирующий от 0,33 до 0,38 (табл. 2). В таблице 2 приведены также и характерные отношения элементов и сравнение с таковыми в хондритах. Следует отметить, что некоторые отношения элементов в породах устойчиво ниже хондритовых (Y/Ho, Zr/Hf, La/Nb, Eu/Eu*), а другие дают разброс значений и выше, и ниже хондритовых (La/Ta, Sr/Eu, Sr/Y). Это свидетельствует о резком изменении содержаний элементов в породах, вызванных различными причинами (мантийными процессами и коровыми и мантийно-коровым взаимодействием). На диаграмме Y/Ho – TE1,3 выявляется тренд уменьшения значения ТЭФ РЗЭ с уменьшением отношений Y/Ho (рис. 2).
Таблица 2
Отношения элементов и значения тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) РЗЭ в породах Коргонского штока
|
Отношения элементов и значения ТЭФ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Отношения в хондритах |
|
Y/Ho |
8,3 |
10,0 |
10,3 |
8,9 |
8,6 |
7,4 |
8,7 |
29,0 |
|
Zr/Hf |
29,0 |
32,8 |
31,4 |
24,3 |
27,7 |
26,9 |
30,2 |
36,0 |
|
La/Nb |
9,5 |
9,6 |
9,6 |
10,3 |
9,6 |
10,3 |
10,9 |
30,75 |
|
La/Ta |
190 |
186 |
183 |
163 |
149 |
161 |
144 |
17,57 |
|
Sr/Eu |
200 |
180 |
150 |
137 |
71 |
62 |
8,3 |
100,5 |
|
Eu/Eu* |
0,45 |
0,52 |
0,47 |
0,54 |
0,57 |
0,53 |
0,46 |
1,0 |
|
Sr/Y |
8,9 |
7,5 |
6,0 |
6,7 |
3,7 |
3,5 |
0,4 |
4,62 |
|
TE1,3 |
0,36 |
0,37 |
0,365 |
0,38 |
0,33 |
0,34 |
0,36 |
- |
Примечание. ТЕ 1.3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ (среднее между первой и третьей тетрадами) по В. Ирбер [10]; Eu*= (SmN+GdN)/2. Значения в хондритах приняты по [6].
Рис. 2. Диаграмма Y/Ho – TE 1,3 для пород Коргонского штока TE 1,3 – среднее значение ТЭФ между первой и третьей тетрадами по [10]. Хондритовые значения приняты по [6]. Остальные условные как на рис. 1.
На диаграммах по экспериментальному плавлению фигуративные точки пород в большинстве случаев попадают в поля плавления амфиболитов и граувакк (рис. 3, а, b, c). А по соотношению А/CNK – SiO2 фигуративные точки пород близки c одной стороны к области плавления палеозойских граувакк и фанерозойских кратонных сланцев, а с другой – они тяготеют к тренду фракционирования известково-щелочных вулканогенных пород орогенных поясов (рис. 3, d).
На диаграмме La/Nb – Ce/Y фигуративные точки пород явно имеют признаки смешения с коровым материалом (рис. 4).
Приведенные материалы показывают, что плагиогранит-порфиры и плагиолейкогранит-порфиры Коргонского штока показывают признаки генерации за счёт плавления амфиболитов и граувакк известково-щелочной серии пород нижней коры вулканогенной дуги.
В то же время они показывают и признаки смешения с коровым материалом, скорее всего, верхне-корового уровня в результате мантийно-корового взаимодействия [1]. Проявление тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ W-типа предполагает резкое изменение состава флюидов и соотношений редкоземельных элементов. Чаще всего проявление тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ W – типа связывают с участием вадозных вод при контаминации коровым материалом [2, 4]. Вероятно, формирование плагиогранитоидов Коргонского штока происходило в результате контаминации коровым материалом и смешением магматогенных флюидов с вадозными водами, что повлияло на проявление тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ W – типа.
Рис. 3. Экспериментальные диаграммы: (a), (b), (c) – диаграммы композиционных экспериментальных расплавов из плавления фельзических пелитов (мусовитовых сланцев), метаграувакк и амфиболитов для пород Коргонского штока; (d) – диаграмма SiO2 – A/CNK) для пород Коргонского штока. Тренд известково-щелочного фракционирования вулканических пород орогенных регионов, по [8, 9]. A- Al2O3, CNK – Сумма CaO, Na2O, K2O. Остальные условные те же, что на рис. 1.
Рис. 4. Диаграмма соотношений Ce/Y – La/Nb по [7] для пород Коргонского штока Остальные условные те же, что на рис. 1.
Заключение
Плагиогранит-порфиры и плагилейкогранит-порфиры Коргонского штока формировались за счёт плавления метаморфизованных амфиболитов и граувакк нижней коры, имеющих сходство с известково-щелочными породами вулканической дуги орогенного пояса. Последующие стадии формирования пород связаны с процессами мантийно-корового взаимодействия, сопровождаемого смешением с материалом верхней коры, насыщенным вадозными водами. Породы относятся к пералюминиевому и магнeзиальному типам. Породы характеризуются дифференцированным типом распределения РЗЭ. В них проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ W – типа, обусловленный присутcтвием в магматогенных флюидах вадозных вод, вероятно, попавшим в них в результате контаминации коровым материалом.