Чиндагатуйский массив является петротипическим интрузивом одноименного комплекса. Он располагается в области развития юрского магматизма, с которым пространственно и парагенетически связаны различные типы оруденения Li, Ta, Nb, Mo, W [1, 2]. Массив изучался в конце прошлого века, по нему отсутствуют общие геохимические и петрологические представления, а некоторые данные по геохимии и петрологии устарели. Цель исследования – осветить новые данные по петро-геохимии и петрологии Чиндагатуйского массива, перспективного на обнаружение оруденения молибдена и вольфрама.
Результаты исследований и их обсуждение
Чиндагатуйский петротипический массив на территории российской части Горного Алтая занимает бассейн реки Чиндагатуй, имеет сложную форму и фиксируется отрицательной гравиметрической аномалией. По данным В.И. Тимкина, гранитоиды всех фаз характеризуются очень устойчивым структурно-текстурным обликом. Значительная часть массива сложена гранитоидами, относимыми к породам первой фазы, представленной биотитовыми и двуслюдяными гранитами средне-крупнозернистой и порфировидной до грубопорфировидной текстуры с фенокристаллами микроклина и плагиоклаза. Иногда среди пород первой фазы отмечаются умеренно-щелочные граниты. В эндоконтактовой части массива в интервале 1–3 м развиты породы гранит-порфирового облика. К породам второй фазы отнесены двуслюдяные слабо порфировидные граниты и лейкограниты с более крупными кристаллами плагиоклаза размером до 3–4 см и с повсеместным присутствием турмалина. Акцессорными минералами в породах первой фазы являются: циркон, ильменорутил, ильменит и зёрна гематита и магнетита. Cпектр акцессориев в породах второй фазы: тот же, что и в гранитах ранней фазы, за исключением турмалина, который часто образует нодули в лейкогранитах. Абсолютный возраст гранитоидов Чиндагатуйского массива по данным U-Pb (по циркону), Ar-Ar (по биотиту и мусковиту) варьирует от 190 до 201 млн лет (нижняя юра).
Во всех гранитоидах массива фиксируется относительно не высокий уровень щелочности (средние значения Na2O + К2О = 7,3–7,6 % по группам пород различной кремнекислотности от 68 до 75 %) высокоглиноземистых пород известково-щелочной серии с единичными отклонениями к умеренно-щелочным и низкощелочным породам. Характерны стабильные повышенные значения коэффициента калиевости (0,47–0,52) и невысокие значения коэффициента агпаитности (0,69-0,71) при небольшом снижении от меланогранитов к лейкогранитам коэффициентов известковистости (от 0,12 до 0,07), окисленности железа (от 0,32 до 0,14) и при повышении коэффициентов железистости (от 0,59 до 0,78) и глиноземистости (индекс Шенда от 1,17 до 1,24).
Представительные анализы Чиндагатуйского массива сведены в таблице.
Химические составы пород Чиндагатуйского массива (оксиды – масс. %, элементы – г/т)
|
Компоненты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
SiO2 |
70,3 |
71,61 |
72,3 |
71,48 |
73,55 |
74,57 |
74,65 |
74,5 |
|
TiO2 |
0,37 |
0,29 |
0,33 |
0,25 |
0,18 |
0,17 |
0,21 |
0,07 |
|
Al2O3 |
14,1 |
14,11 |
13,96 |
14,3 |
14,1 |
13,15 |
13,25 |
14,25 |
|
Fe2O3 |
0,7 |
0,73 |
0,74 |
0,41 |
0,16 |
0,2 |
0,55 |
0,21 |
|
FeO |
3,8 |
2,5 |
2,27 |
2,35 |
2,18 |
2,38 |
1,84 |
1,6 |
|
MnO |
0,05 |
0,06 |
0,09 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
|
MgO |
0,6 |
0,53 |
0,5 |
0,4 |
0,39 |
0,38 |
0,43 |
0,16 |
|
CaO |
1,1 |
1,15 |
0,98 |
1,1 |
0,79 |
0,95 |
0,82 |
0,31 |
|
Na2O |
2,97 |
3,2 |
2,9 |
3,3 |
2,7 |
2,75 |
3,05 |
3,74 |
|
K2O |
5,1 |
4,8 |
4,65 |
5,4 |
4,8 |
4,45 |
3,99 |
4,1 |
|
P2O5 |
0,24 |
0,32 |
0,24 |
0,22 |
0,26 |
0,18 |
0,22 |
0,16 |
|
Cr |
35 |
25 |
21 |
18 |
20 |
20 |
19 |
19 |
|
V |
52 |
55 |
51 |
40 |
48 |
45 |
42 |
41 |
|
Ni |
8 |
6 |
4 |
3 |
5 |
4 |
3 |
5 |
|
Co |
7 |
5 |
4 |
2 |
3 |
4 |
4 |
5 |
|
Pb |
2 |
3 |
2 |
2 |
1 |
2 |
2 |
2 |
|
Cu |
2 |
2 |
2 |
3 |
2 |
2 |
3 |
2 |
|
Zn |
8 |
7 |
6 |
4 |
5 |
4 |
7 |
6 |
|
Mo |
1,2 |
2 |
1 |
2,5 |
1 |
2 |
1 |
1 |
|
Zr |
203 |
210 |
220 |
250 |
200 |
212 |
220 |
232 |
|
Ba |
855 |
830 |
840 |
800 |
810 |
823 |
812 |
831 |
|
Ga |
19 |
21 |
21 |
20 |
21 |
22 |
22 |
21 |
|
Nb |
20,7 |
22 |
23 |
20,0 |
19 |
20,3 |
21,5 |
22 |
|
Be |
5,6 |
5,5 |
5,2 |
6,3 |
5,0 |
4,8 |
5,0 |
5,1 |
|
Ta |
3,5 |
3,2 |
3,4 |
3,3 |
5,4 |
4,8 |
3,3 |
3,2 |
|
Li |
144 |
154 |
143 |
165 |
115 |
111 |
118 |
110 |
|
Cs |
43 |
40 |
38 |
56 |
59 |
60 |
62 |
61 |
|
Rb |
334 |
320 |
310 |
380 |
350 |
340 |
332 |
321 |
|
Sr |
152 |
140 |
135 |
133 |
110 |
90 |
95 |
96 |
|
Hf |
5,5 |
5,2 |
5,3 |
5,1 |
3,5 |
3,3 |
3,4 |
3,2 |
|
Y |
45 |
44,8 |
49,2 |
40,7 |
23,2 |
24 |
18 |
17 |
|
U |
8,5 |
8,2 |
8,1 |
15,0 |
16,2 |
16,3 |
17,1 |
14,5 |
|
Th |
28,2 |
26,1 |
27 |
30,3 |
19,7 |
21,4 |
22,5 |
26,1 |
|
La |
35,5 |
44,5 |
41,1 |
40,5 |
34,8 |
41,8 |
39,1 |
28,5 |
|
Ce |
65,2 |
73,6 |
86,3 |
85,1 |
78,0 |
88,5 |
84,0 |
66,2 |
|
Pr |
8,7 |
7,7 |
10,7 |
10,6 |
9,5 |
10,8 |
9,7 |
7,7 |
|
Nd |
30,3 |
35,1 |
38,1 |
38,0 |
33,9 |
39,0 |
34,6 |
28,1 |
|
Sm |
6,2 |
7,9 |
8,1 |
8,05 |
6,8 |
7,96 |
7,1 |
5,7 |
|
Eu |
0,95 |
1,1 |
1,1 |
1,09 |
0,68 |
1,15 |
1,02 |
0,65 |
|
Gd |
5,5 |
7,5 |
7,4 |
7,3 |
5,6 |
7,02 |
6,2 |
4,4 |
|
Tb |
0,93 |
1,3 |
1,02 |
1,03 |
0,74 |
1,08 |
0,94 |
0,7 |
|
Dy |
4,96 |
4,5 |
6,3 |
6,28 |
3,43 |
6,52 |
5,6 |
3,3 |
|
Ho |
1,1 |
0,95 |
1,2 |
1,19 |
0,6 |
1,2 |
1,08 |
0,6 |
|
Er |
2,9 |
2,8 |
3,02 |
3,03 |
1,5 |
3,5 |
3,2 |
1,5 |
|
Tm |
0,48 |
0,5 |
0,49 |
0,48 |
0,22 |
0,54 |
0,47 |
0,22 |
|
Yb |
3,1 |
4,5 |
3,3 |
3,4 |
1,4 |
3,7 |
3,1 |
1,8 |
|
Lu |
0,4 |
0,5 |
0,47 |
0,47 |
0,3 |
0,55 |
0,46 |
0,48 |
|
U/Th |
0,30 |
0,31 |
0,3 |
0,49 |
0,82 |
0,76 |
0,76 |
0,56 |
|
ΣTR |
211,22 |
237,25 |
257,8 |
247,22 |
200,67 |
237,32 |
214,57 |
166,85 |
|
(La/Yb)N |
7,5 |
6,5 |
8,2 |
7,9 |
16,5 |
7,4 |
8,3 |
10,5 |
|
(La/Sm)N |
3,51 |
3,45 |
3,11 |
3,08 |
3,14 |
3,22 |
3,37 |
3,07 |
|
Eu/Eu* |
0,0385 |
0,0257 |
0,0254 |
0,0257 |
0,0247 |
0,0285 |
0,032 |
0,0359 |
Примечание. Анализы выполнены: силикатный на главные компоненты химическим методом в Лаборатории Западно-Сибирского испытательного Центра (г. Новокузнецк); для микроэлементов – методом ICP-MS в лаборатории ИМГРЭ (г. Москва). Значения РЗЭ нормированы по хондриту по [4]. Eu*= (SmN+GdN)/2.
Породы Чиндагатуйского массива: 1–3 – граниты, 4 – умеренно-щелочной гранит, 5–8 – лейкограниты.
Отношения U/Th во всех породах менее 1, что указывает на отсутствие наложенных гидротермальных изменений на анализируемые породы. Для пород массива характерны повышенные суммарные концентрации РЗЭ (от 166 до 257 г/т). Нормированные отношения (La/Yb)N повышены (от 6,5 до 16,5) и свидетельствуют о дифференцированном типе распределения лёгких и тяжёлых РЗЭ. Все породы массива имеют повышенные концентрации Ga, Nb, Cs, Zr, Ba, что характерно для анорогенных гранитоидов.
На диаграмме A/NK – A/CNK все породные типы Чиндагатуйского массива локализуются в пределах пералюминиевых гранитов (рис. 1, а).
Соотношение SiO2 – Fe2O3 / (Fe2O3+MgO) показывает, что точки составов пород Чиндагатуйского массива располагаются в поле железистых разностей (рис. 1, б).
На диаграмме Y – Nb – Ce все породы Чиндагатуйского массива локализуются в поле анорогенных гранитов А2 – типа моношпатовых гиперсольвусных, характрных для постколлизионных обстановок, вызванных функционированием плюма (рис. 2).
а) б)
Рис. 1. а – диаграмма Al2O3/(N2O+K2O) – Al2O3/(N2O+K2O+CaO) по [10] и б – диаграмма SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3+MgO) по [11] для пород Чиндагатуйского масиива
Нами проанализирован лейкогранит Чиндагатуйского массива на соотношение изотопов стронция и неодима. Эти показатели составили: ε(Nd)t - (- 1,7), a ε(Sr)t - (+ 118,2). Близкие данные приведены у [9] для гранита, составляющие ε(Nd)t - (- 1,8), a ε(Sr)t - (+ 121,3). На диаграмме соотношений ε(Nd)t и ε(Sr)t, составленной нами [3], фигуративные точки составов пород попадают в поле II, отвечающее деплетированным значениям неодима и обогащением стронция (рис. 3). Этой ситуации соответствует крайне высокая степень контаминации корового материала.
Рис. 2. Диаграмма Y – Nb – Ce по [5] для пород массивов. Поля гранитоидов по Дж. Эби [5]: А1 – анорогенные гранитоиды А1 – типа рифтов, мантийных горячих точек и плюмов; А2 – анорогенные гранитоиды А2 – типа постколлизионных обстановок, связанных с функционированием плюмов. Породы Чиндагатуйского массива: 1 – граниты, 2 – умеренно-щелочной гранит, 3 – лейкограниты
Рис. 3. Диаграмма εSr(t) - εNd(t) для анорогенных гранитоидов. Типы мантии по Зиндлеру и Харту [12]: EM I и EM II - обогащённая мантия типов I и II; PREMA - примитивная мантия; HIMU - мантия с высоким изотопным уран-свинцовым отношением. Поля I, II, III - подтипы анорогенных гранитоидов по степени изотопной обогащённости и деплетированности. Породы Чиндагатуйского массива: 1 - гранит, 2 - лейкогранит
Полученные результаты указывают, что гранитоиды Чиндагатуйского массива относятся к пералюминиевому и железистому («ferroan») типу. Такие гранитоиды формировались по схеме сложного сценария. С одной стороны они генерированы в результате экстремальной дифференциации базальтовых расплавов с увеличивающейся щёлочностью и повышением давления в процессе дифференциации, а с другой – в результате сильной контаминации корового материала [8]. Таким коровым контаминантом могли служить амфиболиты и метаграувакки, что подтверждается анализом экспериментального плавления различных источников (рис. 4 a, b, c).
Амфиболитовая природа прослеживается для ранней фазы гранитов, а метаграувакковая – для поздних лейкогранитов и умеренно-щелочных гранитов. Соотношение SiO2 и A/CNK указывает, что все породы массива тяготеют к тренду плавления известково-щелочных вулканических пород орогенных поясов (рис. 4, d). Этими вулканитами могли быть ортоамфиболиты. Плавление протекало с отделением альбита с образованием гиперсольвусных моношпатовых гранитов А-типа.
Рис. 4. Экспериментальные диаграммы: (a), (b), (c) – диаграммы композиционных экспериментальных расплавов из плавления фельзических пелитов (мусовитовых сланцев), метаграувакк и амфиболитов для пород Чиндагатуйского массива; (d) – диаграмма SiO2 – A/CNK) для пород Чиндагатуйского массива. Тренд известково-щелочного фракционирования вулканических пород орогенных регионов, по [6, 7]. A- Al2O3, CNK – Сумма CaO, Na2O, K2O. Остальные условные те же, что на рис. 1
Выводы
Чиндагатуйский массив сложен гранитами, умеренно-щелочными гранитами и и лейкогранитами, относящимися к пералюминиевому и железистому типу гранитоидов анорогенного (А-типа). Это моношпатовые гиперсольвусные граниты, формировавшиеся в рамках сложного сценария: экстремальная дифференциация базальтового расплава и контаминация коровым материалом, представленным ортоамфиболтами и метаграувакками. Геодинамическая обстановка их генерации близка к постколлизионной, вызванной функционированием плюма.