Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Длительно формирующиеся магматические комплексы и массивы, как правило, генерируют разнообразное оруденение [4]. К таким длительно формировавшимся массивам на Алтае относится Аскатинский.

Актуальность комплексного исследования гранитоидов Аскатинского массива определяется тем, что с ним парагенетически и пространственно связаны различные типы оруденения в альбититах, скарнах и роговиках: урана, редких металлов (олова, ниобия), редких земель иттриевой группы. В протяжённой зоне брекчирования отмечено проявление флюорита. Цель исследования – выявить особенности петрологии гранитоидов Аскатинского массива и связанного с ним оруденения.

Материалы и методы исследования

Силикатные анализы магматических пород на главные компоненты выполнены в лаборатории Сибирского Исследовательского Центра (г. Новокузнецк), а на микроэлементы – методом эмиссионной спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре «ОРTIMA-4300», для Cu, Zn, Pb, Li, – методом ISP-AES в Лаборатории ИМГРЭ (г. Москва). Изотопные измерения в цирконах проводились по классической методике на вторично-ионном микрозонде SHRIMP-II (г. Санкт-Петербург).

Результаты исследования и их обсуждение

Аскатинский массив (площадью около 50 км2) располагается в междуречье Щебета – Ануй. В Аскатинском массиве доминируют среднезернистые, соответственно, рибекитовые и биотит-рибекитовые щелочные лейкограниты, участками фациально сменяющиеся аляскитами. В краевых частях Аскатинского массива фрагментарно отмечаются фации мелкозернистых порфировидных разностей и гранит-порфиров.

Минеральный состав лейкогранитов, субщелочных лейкогранитов и рибекитовых лейкогранитов следующий: кварц (32,5 %; 34,5 % и 40,6 %), пертитовый калишпат D = 0,78 (28,1 %; 48 % и 46,2 %), плагиоклаз (34,8 % (№ 24-5); 13,6 % (№ 0-5) и 10 % (№ 0-5), железистый (F = 87) биотит (3,5 %; 1,1 % и ед. з.), амфибол (ед. з.; 0,6 % и 2,6 %), вторичные – серицит, хлорит, акцессорные (в г/т) – магнетит (1447; 2172 и 572), ильменит (2; 3 и 23), циркон (10; 3 и 54), ортит (47; 25 и ед. з.), малакон (1,2; 1,3 и 96), флюорит (2; 8 и 28). Структура пойкилитовая, гипидиоморфнозернистая, микрографическая. Породы характеризуются повышенной и высокой щелочностью, преобладанием K2O (3,8 %; 4,3 % и 4,6 %) над Na2O (3,7 %; 3,8 % и 4,2 %), низкой глиноземистостью (Al2O3 = 13,0 %; 12,9 % и 12,2 %), высокой железистостью (f = 84; 87,8 и 89,7), высокими значениями коэффициента агпаитности (0,76; 0,85; 0,95). Геохимической особенностью гранитоидов являются низкие содержания стронция (от 1,85 до 275 г/т) повышенные – редких земель (åрзэ = 335 г/т в щелочных лейкогранитах), минимальные (относительно лейкогранитов других комплексов) – лития (14,7; 15 и 5,6 г/т, хотя в щелочных гранитах и некоторых умеренно-щелочных лейкогранитах достигают 169 и 171 г/т) и цезия (4,6; 3,8 и 2,2 г/т).

Изотопно-геохронологические исследования по определению абсолютного возраста пород массива выполнены в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ. В щелочных гранитах Aскатинского массива цирконы бесцветные, желтоватые до коричневатого и красно-бурого цвета, также резко отличаются по габитусу от цирконов петротипических гранодиоритов Топольнинского и Караминского массивов. В Аскатинском массиве, как и в Елиновском, они также имеют лепешковидные субидиоморфные формы и еще более высокие содержания урана и тория, чем в Елиновском массиве. Конкордантный возраст, полученный по 6 точкам 398+2 млн лет, (в цирконах содержание U = 883-1502 г/т, Th =364-682 г/т, Th/U= 0,39-0,47), вероятнее всего соответствует захваченным ксеногенным цирконам из более ранних магматитов, возможно, топольнинского комплекса. Цирконы часто со скругленными ребрами, как бы оплавленные. Настоящие щелочные граниты вероятнее всего имеют возраст от 382.1+2.5 млн лет (3 определения) до самого молодого определения 372,8+1.9 (D3), содержание в цирконе U =2339 г/т, Th = 1424 г/т, и самое высокое отношение Th/U= 0,63. Аскатинский массив щелочных гранитов целесообразно относить к средне-верхнедевонскому елиновско-бутачихинскому комплексу щелочных гиперсольвусных гранитов анорогенного типа (А-тип) [3]. Представительные анализы пород массива представлены в таблице.

Породы характеризуются различным уровнем дифференциации редких земель. Нормированное к хондриту соотношение (La/Yb)N варьирует от 1,89 до 4,97, отражая различную дифференцированность лёгких к тяжёлым РЗЭ. Сумма РЗЭ колеблется от 166,36 до 350,32 г/т и негативно связана с отношением (La/Yb)N. Высокие значения Th/U указывает на относительно не изменённый состав гранитоидов массива. Все породы характеризуются относительно не высокими концентрациями Rb, Sr, Ba и повышенными концентрациями Nb и Hf (таблица). Отношения Eu/Eu* повсеместно очень низкие (менее 1) и указывают на хорошо проявленную негативную аномалию по европию.

На диаграмме ТАС в координатах SiO2 – (Na2O+K2O) (рис. 1) породы Аскатинского массива попадают в поля щелочных гранитов (щелочной гранит), известково-щелочной серии (лейкограниты и часть умеренно-щелочных лейкогранитов) и умеренно-щелочной серии (некоторые умеренно-щелочные лейкограниты).

В некоторых разностях проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М-типа (превышение TE1,3 порогового значения 1,1) (таблица). Известно, что фракционирование РЗЭ при тетрад-эффекте М- типа происходит при участии сложных комплексных соединений фтор-комплексов [2, 4].

Зависимость содержаний урана от величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ М- типа показано на рис. 2. Диаграмма показывает, что концентрации урана в гранитоидах Аскатинского массива выше, чем в хондритах и выше средних значений в магматических породах, и следовательно, и средних концентраций в гранитах по А.А. Виноградову.

Увеличение концентраций урана в гранитоидах Аскатинского массива прямо коррелируется с увеличением значений ТЭФ РЗЭ (рис. 2). В то же время максимальным значениям ТЭФ РЗЭ соответствуют минимальные отношения Th/U (табл.1). Чем ниже указанное отношение (Th/U), тем выше щёлочность среды, согласно рядам кислотности-щёлочности А.А. Маракушева [5] для ряда элементов в водно-сероводородных растворах при стандартных условиях. Следовательно, увеличение содержаний урана в расплавах, породивших гранитоиды Аскатинского массива, коррелируется с увеличением величины ТЭФ и повышением щёлочности среды.

Оруденение, связанное с гранитоидами Аскатинского массива, представлено несколькими проявлениями олова, урана, флюорита, редкометалльно-редкоземельного оруденения. Редкометалльно-редкоземельное Аскатинское проявление располагается в северном экзо- и эндоконтакте Аскатинского массива. Оруденение проявлено в метасоматически окварцованных и альбитизированных породах (местами представляющих настоящие альбититы), в которых установлена ниобиево-редкоземельная минерализация в виде иттриалита и фергусонита, образующих тонкую вкрапленность размерами 1 – 2 мм. Содержания в зоне иттрия составляют (%) 0,01-0,05, иттербия 0,01-0,04, ниобия – 0,01.

Химический состав пород Аскатинского массива (масс. %)

Примечание. Значения РЗЭ нормированы по хондриту по [6]. Eu*= (SmN+GdN)/2. ТЕ – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ по Irber [7]. TE1 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ для первой тетрады, ТЕ1,3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ, как среднее между первой и третьей тетрадами. Породы Аскатинского массива: 1 – щелочной гранит, 2, 3, 4, 6, 7 – умеренно-щелочные лейкограниты; 5 – лейкограниты.

Рис. 1. Положение фигуративных точек химического состава пород Аскатинского массива на TAS (Na2O+K2O – SiO2) диаграмме. Породы Аскатинского массива: 1 – щелочной гранит, 2 – лейкограниты, 3 – умеренно-щелочные лейкограниты

Рис. 2. Диаграмма U – TE1,3 для пород Аскатинского массива. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов как среднее между первой и третьей тетрадами по [7]. Серая область на диаграмме выделена на основании средних содержаний вольфрама в изверженных породах по [1]. Содержания урана в хондритах по [8]. Условные обозначения см. на рис. 1

Оловянное проявление Тоголтайское находится в экзоконтактовой части Аскатинского массива щелочных лейкогранитов и сопровождается шлиховым ореолом с содержаниями касситерита 1–360 знаков на шлих, в единичных пробах – до 2–3 г/м3. Выявлено два участка скарнированных пород размером до 300 × 20 м. В пироксен-гранатовых скарнах установлены галенит, арсенопирит, сфалерит, редко касситерит; содержания компонентов (в %): Sn – до 0,04; Pb, Zn, As – 0,01–0,1.

Тог-Алтайское проявление приурочено к экзоконтакту Аскатинского массива щелочных лейкогранитов. В ороговикованных породах установлено бедное оруденение сульфидов и вторичных минералов урана (торбернит), в гранитах – торбернит, поликраз, касситерит, монацит, колумбит. Бурением скважин до глубины 182 м уранового оруденения не выявлено, содержание урана в водных пробах 1,3–6,5 × 10-7 г/л. Проявление относится к комплексному типу – уран-редкометалльно-редкоземельному.

Из нерудных полезных ископаемых к Аскатинскому массиву приурочены проявления флюорита. Проявление флюорита участка Аскатинского находится в северо-восточном экзоконтакте одноименного массива среди ороговикованных, мраморизованных и скарнированных песчано-глинистых и известково-глинистых пород барагашской свиты девона, прорванных дайками гранит-порфиров топольнинской ассоциации. Флюоритовая минерализация вскрыта в зоне брекчирования, протяженностью 1050 м, сцементированной кварцем и кальцитом, имеющей крутое (75–80˚) падение на юго-запад. Распределение флюорита крайне неравномерное, максимальное содержание до 10–35 %. На флангах зоны отмечаются другие пункты минерализации флюорита.

Интерпретация результатов. Таким образом, формирование Аскатинского массива происходило общей продолжительностью около 10 млн. лет в результате пролонгированной фракционной кристаллизации в пределах глубинного магматического очага. Геохимическая направленность такого фракционирования от гранитов к лейкогранитам сопровождалась деплетированием Sr, Ba, Ti, Eu с увеличением концентраций SiO2 (таблица) и уменьшением U-Pb возраста от 382 до 372 млн. лет. В процессе фракционной дифференциации расплав испытывал внешнее воздействие со стороны сильно обводнённого F-обогащённого флюида с меняющимися параметрами кислотности и относительной щёлочности. Близкие особенности формирования высококрмнистого магматизма отмечено для Муфушанского комплекса Южного Китая [9]. Эволюция расплава происходила в направлении увеличения концентраций урана и других металлов под влиянием фракционирования минералов. Длительное формирование массива обеспечивало разнообразное отделение флюидов с формированием различных типов оруденения уран-редкометалльно-редкоземельного, флюритового.

Заключение

Таким образом, гранитоиды Аскатинского массива относятся к анорогенным гиперсольвусным высоко- SiO2 гранитоидам, формировавшимся длительное время ≈ 10 млн. лет. В расплаве глубинного очага происходило фракционирование минералов и элементов под влиянием внешнего F-обогащённого высоководного трансмагматического флюида, что обеспечивало генерацию оруденения урана, редких и редкоземельных элементов и флюорита. Становление уранового оруденения происходило при возрастании относительной щёлочности среды.