К силекситам относятся крайне кремнекислые эффузивные породы, содержащие более 70 % кварца, или более 80 % SiO2 [10]. Силекситы нередко ассоциируют с пегматитами, грейзенами и кварцевыми жилами в верхних частях куполовидных поднятий крайне дифференцированных кремнекислых лейкогранитов. Так в составе Дунгалинского массива монастырского комплекса ранне-среднепермского возраста Восточного Казахстана выделяется 16 линзовидных тел силекситов мощностью от нескольких метров до 16 м и протяжённостью от 10 до 20 м. Здесь наблюдаются камерные хрусталеносные пегматиты с телами силекситов [9]. Нами ранее указывалось на наличие высоко-кремнистых пород в составе вулканитов коргонской свиты, близких по химическому составу к силекситам [4]. Цель исследования – проанализировать геохимические и петрологические особенности силекситов коргонской свиты Горного Алтая.
Результаты исследования и их обсуждение
Реальный минеральный состав силекситов коргонской свиты варьирует (в %): кварц – 90–94, альбит 1–7, ортоклаз – 0,7–7, диопсид – 0,4–2, 1, биотит – 0,4–1, ильменит – 0,3–2,2, магнетит – 0,1–1, апатит – 0,2–1,2.
Нормативный минеральный состав силекситов варьирует (в %): кварц – 90–93, альбит – 0,9–7,1, анортит – 1,1–2,2, ортоклаз – 0,7–6,9, диопсид – 0,5–1, ильменит – 0,3–2,1, магнетит – 0,2–1,1, апатит – 0,2–1,3.
Химический состав силекситов сведен в табл. 1. В целом силекситы коргонской свиты можно отнести по соотношениям альбита и ортоклаза к трём группам: существенно калиевые, существенно натриевые и натрий-калиевые. Натриевые и калий-натриевые силекситы оличаются повышенными коцентрациями Rb, Ba, Sr, Y, Zr, Nb и высокими отношениями (La/Nb)N. Нормированные к хондриту отношения лёгких к тяжёлым РЗЭ для натриевых и калий натриевых силекситов высокие ((La/Nb)N варьируют от 22,4 до 111,3), указывая на сильно дифференцированный тип распределения редких земель. Ранее отмечено, что к областям распространения высоко-калиевых вулканитов и силекситов коргонской свиты тяготеют железорудные месторождения (Холунское, Коргонское), а с высоко-натриевыми разностями ассоциируют месторождения, проявления и геохимические аномалии золота и серебра.
Таблица 1
Химический состав силекситов коргонской свиты
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
SiO2 |
85,02 |
85,12 |
85,03 |
85,0 |
84,22 |
85,25 |
83,7 |
84,8 |
84,9 |
|
TiO2 |
0,01 |
0,03 |
0,05 |
0,23 |
0,14 |
0,12 |
0,41 |
0,31 |
0,3 |
|
Al2O3 |
8,3 |
8,15 |
7,4 |
8,55 |
8,89 |
8,15 |
9,5 |
8,79 |
8,75 |
|
Fe2O3 |
1,88 |
1,6 |
1,77 |
0,8 |
1,2 |
0,81 |
1,54 |
0,8 |
0,75 |
|
FeO |
0,43 |
0,72 |
2,73 |
1,37 |
1,15 |
0,57 |
0,96 |
0,6 |
0,58 |
|
MnO |
0,01 |
0,05 |
1,0 |
0,04 |
0,02 |
0,02 |
0,01 |
0,01 |
0,02 |
|
MgO |
0,11 |
0,57 |
0,4 |
0,64 |
0,05 |
0,19 |
0,16 |
0,16 |
0,2 |
|
CaO |
0,32 |
0,26 |
0,1 |
0,38 |
0,3 |
0,11 |
0,5 |
0,5 |
0,47 |
|
Na2O |
0,55 |
0,3 |
0,62 |
3,87 |
2,0 |
5,6 |
0,12 |
0,18 |
0,17 |
|
K2O |
6,21 |
4,14 |
5,91 |
0,79 |
2,15 |
0,15 |
0,16 |
2,15 |
2,2 |
|
P2O5 |
0,04 |
0,05 |
0,05 |
0,03 |
0,01 |
0,07 |
0,09 |
0,11 |
0,12 |
|
Ga |
7,5 |
7,3 |
7,4 |
8,1 |
9,0 |
9,1 |
9,0 |
6,3 |
6,0 |
|
Rb |
3 |
3,7 |
3,5 |
80 |
90 |
50 |
90 |
2,7 |
2,5 |
|
Ba |
6,5 |
7,8 |
7,5 |
27 |
190 |
37 |
19 |
6,8 |
6,4 |
|
Sr |
3 |
7 |
5 |
120 |
160 |
150 |
16 |
6 |
4,5 |
|
Y |
5,5 |
6,6 |
6,5 |
11,5 |
14,8 |
13,5 |
8,8 |
6,1 |
5,1 |
|
Zr |
55 |
45 |
51 |
140 |
160 |
160 |
130 |
35 |
38 |
|
Nb |
3,5 |
3,1 |
3,3 |
12,0 |
15 |
17,0 |
11 |
3,0 |
3,2 |
|
Mo |
0,8 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,7 |
1,0 |
1,4 |
0,7 |
0,9 |
|
Sn |
0,8 |
0,9 |
0,8 |
0,97 |
1,0 |
0,99 |
1,1 |
0,9 |
0,9 |
|
Cs |
6,0 |
6,2 |
6,1 |
1,1 |
6,0 |
1,0 |
5,0 |
6,1 |
6,3 |
|
La |
101 |
102 |
103 |
245 |
78 |
235 |
88 |
105 |
104 |
|
Ce |
59 |
62 |
60 |
9,5 |
48 |
9,0 |
50 |
68 |
67 |
|
Pr |
15 |
17 |
16 |
25 |
20 |
23 |
22 |
20 |
18 |
|
Nd |
2,1 |
2,5 |
2,3 |
2,6 |
2,2 |
2,3 |
3,2 |
2,8 |
2,5 |
|
Sm |
6,4 |
6,8 |
6,6 |
8,5 |
7,0 |
7,9 |
7,5 |
7,6 |
7,3 |
|
Eu |
1,4 |
1,6 |
1,5 |
1,2 |
1,0 |
1,3 |
0,7 |
1,2 |
1,1 |
|
Gd |
0,3 |
0,45 |
0,4 |
0,1 |
0,2 |
0,09 |
0,3 |
0,41 |
0,42 |
|
Tb |
0,9 |
1,3 |
1,2 |
1,35 |
1,1 |
1,45 |
1,2 |
1,1 |
1,2 |
|
Dy |
0,4 |
0,6 |
0,5 |
0,31 |
0,4 |
0,3 |
0,7 |
0,6 |
0,7 |
|
Ho |
2,0 |
2,3 |
2,2 |
1,6 |
2,1 |
1,5 |
2,4 |
2,2 |
2,0 |
|
Er |
0,44 |
0,7 |
0,48 |
0,35 |
0,45 |
0,33 |
0,42 |
0,8 |
0,9 |
|
Tm |
1,2 |
1,4 |
1,3 |
1,3 |
1,5 |
1,2 |
1,4 |
1,1 |
1,4 |
|
Yb |
5,3 |
5,2 |
5,5 |
2,4 |
2,3 |
1,4 |
1,3 |
5,0 |
4,0 |
|
Lu |
0,17 |
0,1 |
0,2 |
0,25 |
0,24 |
0,2 |
0,14 |
0,12 |
0,11 |
|
Hf |
5,1 |
5,5 |
5,3 |
6,3 |
4,3 |
5,3 |
3,3 |
5,3 |
4,3 |
|
Ta |
0,6 |
0,8 |
0,7 |
4,3 |
0,7 |
4,0 |
0,5 |
0,7 |
0,5 |
|
W |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
1.45 |
1,1 |
1.35 |
1,3 |
0,6 |
0,5 |
|
U |
2,8 |
3,1 |
2,9 |
1,6 |
2,0 |
1,0 |
1,0 |
2,1 |
1,1 |
|
Th |
7,5 |
7,1 |
7,0 |
2,97 |
9,0 |
1,97 |
6,0 |
4,1 |
3,4 |
|
U/Th |
0,37 |
0,44 |
0,41 |
0,54 |
0,22 |
0,51 |
0,17 |
0,51 |
0,32 |
|
ΣTR |
201,1 |
210,6 |
207,7 |
308,6 |
179,4 |
298,5 |
188,1 |
222,0 |
215,7 |
|
(La/Yb)N |
12,6 |
12,9 |
12,4 |
67,6 |
22,4 |
111,3 |
44,7 |
13,9 |
17,2 |
|
(La/Sm)N |
9,65 |
9,2 |
9,56 |
17,7 |
6,8 |
18,2 |
7,2 |
8,46 |
8,73 |
|
Eu/Eu* |
1,007 |
0,74 |
0,81 |
1,98 |
0,98 |
2,51 |
0,43 |
0,53 |
0,49 |
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 Anders E., Greevesse N. [11]. Eu*= (SmN + GdN)/2.
На ТАС диаграмме фигуративные точки составов пород локализуются в поле силекситов (рис. 1).
Рис. 1. Диаграмма (Na2O+K2O) – SiO2 для силекситов коргонской свиты 1 – Силекситы коргонской свиты
В силекситах проявлен тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов (РЗЭ). В натровых силекситах ТЭФ РЗЭ М- типа высокий и устойчивый, варьирующий от 1,41 до 2,56. В калиевых силекситах проявлен, примущественно, М-тип ТЭФ, варьирующий от 1,86 до 1,98, хотя в одном анализе определён и W-тип ТЭФ (значение его составляет 0,89). Величины тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) РЗЭ и некоторые отношения элементов сведены в табл. 2.
Таблица 2
Величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ и отношения некоторых элементов
|
Отношения элементов и величины ТЭФ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Отношения в хондритах |
|
Zr/Hf |
10,8 |
8,2 |
9,6 |
22 |
37 |
30 |
39 |
6,6 |
8,8 |
36,0 |
|
Y/Ho |
2,7 |
2,9 |
3,0 |
7,2 |
7,0 |
9,0 |
3,7 |
2,8 |
2,6 |
29,0 |
|
La/Nb |
28,9 |
32,9 |
31,2 |
20,4 |
5,2 |
13,8 |
8,0 |
35,0 |
32,5 |
17,2 |
|
La/Ta |
168 |
127 |
147 |
57 |
111 |
59 |
176 |
150 |
208 |
16,8 |
|
Sr/Eu |
2,1 |
4,4 |
3,3 |
100 |
160 |
115 |
23 |
5 |
4,1 |
100,5 |
|
Eu/Eu* |
1,01 |
0,74 |
0,81 |
1,98 |
0,98 |
2,51 |
0,43 |
0,53 |
0,49 |
1,0 |
|
TE 1,3 |
1,86 |
1,92 |
0,89 |
2,56 |
2,23 |
1,41 |
1,98 |
1,98 |
2,1 |
Примечание: TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ как среднее между первой и третьей тетрадами по [Irber]. Eu*= (SmN+GdN)/2.
Преимущественно в породах проявлен ТЭФ РЗЭ М-типа, превышающий пороговое значение 1,1. Для различных отношений некоторых элементов построены диаграммы зависимостей величины ТЭФ М-типа.
Соотношение отношений Zr/Hf и ТЕ1,3 указывает, что увеличение отношений Zr/Hf низкие (ниже отношений в хондритах и слабо повышенные) и коррелируется со слабым увеличением ТЭФ М-типа (рис. 2).
Рис. 2. Диаграмма Zr/Hf – TE1,3 для силекситов коргонской свиты
Аналогичная картина наблюдается для соотношений Y/Ho и TE1,3 – слабое увеличение тетрадного эффекта М-типа с повышением отношений Y/Ho (рис. 3).
Рис. 3. Диаграмма Y/Ho – TE1,3 для силекситов коргонской свиты
На диаграмме La/Nb – ТЕ1,3 в калиевых силекситах происходит слабое увеличение отношений La/Nb с повышением значений ТЕ1,3, а в натровых и калий-натровых обратная картина – увеличение значений ТЕ1,3 коррелируется с уменьшением значений La/Nb (рис. 4).
По генезису силекситов существуют 2 точки зрения: 1 – они являются результатом окварцевания пород, 2 – силекситы являются крайней степенью дифференциации кислых расплавов. Петрографические данные по коргонским силекситам указывают на отсутствие наложенного окварцевания. Об это же свидетельствуют и низкие уран-ториевые отношения (менее 1). Силекситы среди риолитов коргонской свиты образуют согласные тела и имеют полосчатость, свойственную ликвационным образования. По нашему мнению силекситы коргонской свиты следует относить к продуктам ликвации сильно кислого расплава под воздействием летучих компонентов (H2O, F, Cl, B, P, CO2), при резком преобладании F и В. Такие высоко-фтористые и высоко-борные кислые расплавы способствуют расслаиванию его с выделением силекситов.
Приведенные материалы по силекситам коргонской свиты показывают, что по составу они могут быть подразделены на 3 группы: 1 – калиевые, 2 – натриевые, 3 – калий-натриевые. Развиты указанные силекситы вблизи рудных тел: калиевые ассоциируют с оруденением железа и марганца, а натровые и калий-натровые – с золотом, серебром. В калиевых силекситах проявлены 2 типа ТЭФ M- и W-типы, а в натровых – только М. Известно, что тетрадный эффект М- типа обнаруживается чаще всего на заключительных стадиях дифференциации гранитных систем. При этом отмечается присутствие в магматитах флюидной фазы, содержащей H2O, F, Cl, B, P, CO2 во время существования жидкого расплава или непосредственно после его кристаллизации. Проявление ТЭФ W- типа более всего связано с вадозной H2O. Такая вода, вероятно, может попадать и в магматогенные флюиды при контаминации коровым материалом. Вероятно, она и вызывает появление тетрадного эффекта W- типа в магматических породах, сильно контаминированных коровым материалом.
Рис. 4. Диаграмма La/Nb – TE1,3 для силекситов коргонской свиты 1 – Калиевые силекситы, 2 – натриевые и калий-натриевые силекситы
Заключение
Таким образом, силекситы, встречающееся в составе вулканитов коргонской свиты являются результатом ликвации сильно кислого расплава под воздействием летучих компонетов (H2O, F, Cl, B, P, CO2). Чаще всего они приурочены к субвулканическим телам, где в апикальных частях появлялись высококремнистые отщепления в виде силекситов и тарантулитов [10]. Направленность процесса к генерации ультракислых силекситов обусловливалась обогащённостью расплава солями щелочных металлов, отличающихся высокой растворимостью (Y, Zr, Nb, Ta, Rb, Li и других металлов) и способностью понижать температуры кристаллизации магм, что весьма характерно для расплавов анорогенных обстановок формирования [1-8].
Две группы силекситов в составе коргонской свиты ассоциируют с разной геохимической и металлогенической специализацией: калиевые с Fe, Mn, а натровые – с Au, Ag. Проявление ТЭФ РЗЭ М- и W- типов в силекситах связано с большой ролью летучих компонентов H2O, F, Cl, B, P, CO2 и непостоянным их режимом во флюидах, вызванным контаминацией коровым материалом.