Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ТУРМАЛИН В ГРАНИТОИДАХ ГОРНОГО АЛТАЯ

Гусев А.И. 1
1 Алтайский государственный гуманитарно-педагогический университет им. В.М. Шукшина
В статье приведены данные по химическому составу турмалинов пералюминиевых гранитоидов Горного Алтая. Турмалин относится к шерлу и образует рассеянную вкрапленность в породах и нодули. Выделены 2 группы гранитоидов: 1 – мусковит-турмалиновые лейкограниты с широкими возрастным интервалом от раннего девона до ранней юры и 2 – двуслюдяные лейкограниты с турмалином. Первые формировались за счёт частичного плавления турмалин-обогащённых гнейсов и кристаллизация турмалина не подчинялась заряд-радиус-контролируемому поведению химических элементов, а вторые являются более продвинутыми в отношении фракционирования в расплавах. Величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ М- типа коррелируются с концентрациями вольфрама в турмалинах.
пералюминиевые лейкограниты
турмалин (шерл)
частичное плавление турмалин-обогащённых гнейсов
тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М- типа
1. Виноградов А.П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных пород земной коры // Геохимия. – 1962. – № 7. – С. 555–572.
2. Гусев А.И., Гусев А.А. Тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов и его использование в решении проблем петрологии гранитоидов // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 5. – C. 45–49.
3. Гусев А.И. Магматизм и геолого-промышленные типы оруденения Колыванского рудного поля // Известия Бийского отделения русского географического общества, 2012. – Вып. 33. – С. 8–14.
4. Гусев А.И. Геохимия и петрология Чиндагатуйского массива юга Горного Алтая // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 11. – Ч. 3. – С. 27–32.
5. Bau M. Controls on the fractionation of isovalent trace elements in magmatic and aqueous systems: evidence from Y/Ho, Zr/Hf, and lanthanide tetrad effect // Contrib. Miner. Petrol. 1996. – V. 123. – P. 323–333.
6. Harris N., Inger S., Massey J. The role of fluids in the formation of High Himalayan leucogranites. In: Treloar P J, Searle M, editors. Himalayan Tectonics. // Geological Society, London, Special Publications, 1993. – Vol. 74. – P. 391–400.
7. Henry D., Novak M., Hawthorne F.C., et al. .Nomenclature of the tourmaline-supergroup minerals // American Mineralogist, 2011. – V. 96. – P. 895–913.
8. Guillot S., Le Fort P. Geochemical constraints on the bimodal origin of High Himalayan leucogranites // Lithos, 1995. – V. 35. – P. 221–234.
9. Irber W. The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of evolving peraluminous granite suites // Geochim Comochim Acta. 1999. – V. 63. – № 3/4. – P. 489–508.
10. Leeman W. P., Sisson V. B. Geochemistry of boron and its implications for crustal and mantle processes // Mineralogical Society of America, Reviews in Mineralogy., 2002. – Vol. 33. – Р. 645–707.
11. Linares E., Pellitero E., Saavedra J. Primeras edades radiom?tricas en el ?rea estanno-wolfram?fera de Morille–Martinamor (Centro-Oeste de Espa?a) // Bolet?n Geol?gico y Minero, 1987. – V. XCVIII. – P. 640–646.
12. London D., Wolf M., Morgan G. B. VI., Gallego-Garrido M. Experimental silicate–phosphate equilibria in peraluminous granitic magmas, with a case study of the Alburquerque batholith at Tres Arroyos, Badajoz, Espa?a // Journal of Petrology, 1999. – V. 40. – P. 215–240.
13. Ram?rez J. A. Estudio petrol?gico, geoqu?mico e isot?pico del batolito de J?lama / Norte de Extremadura, 1996. – PhD thesis, Universidad de Granada. – P. 201.
14. Scaillet B., France-Lanord C., Le Fort P. Badrinath–Gangroti plutons (Garhwal, India): petrological and geochemical evidence for fractionation proceses in a high Himalayan leucogranite // Journal of Volcanology and Geothermal Research, 1990. – V. 44. – P. 163–188.
15. Scaillet B., Pichavant M., Roux J. Experimental crystallization of leucogranite magmas // Journal of Petrology, 1995. – 36. – P. 663–705.
16. Visona D., Lombardo B. Two-mica and tourmaline leucogranites from the Everest–Makalu region (Nepal–Tibet). Himalayan leucogranite genesis by isobaric heating // Lithos, 2002. – V. 62. – P. 125–150.
17. Wasson J.T., Kallemeyn G.W. Composition of chondrites // Phil. Trans. R. Soc. Lond, 1988. – V. 201. – Р. 535–544.
18. WatsonE.B., Harrison T.M. Zircon saturation revisited: Temperature and composition effects in variety of crustal magma types // Earth and Planetary Science Letters, 1983. – V. 64. – P. 295–304.

Турмалин в гранитоидах Горного Алтая встречается не часто. Однако в значимых весовых количествах он отмечен в мусковит-турмалиновых лейкогранитах Чиндагатуйского, Орочаганского, двуслюдяных гранитах массивов Джулалю и Калгутинском, мусковит-турмалиновых лейкогранитах Тоштузекского массива, в мусковит-турмалиновых лейкогранитах Кумирского штока, Ак-Алахинского массива и апофизе Синюшинского массива на Колыванском медно-молибден-вольфрамовом месторождении. Во всех случаях появления турмалина в породах отмечается аномальные параметры флюидного режима и значительная активность таких летучих компонентов, как B, F, H2O, а также пространственная и парагенетическая связь этих образований и различных типов оруденения: W, Mo, Cu, Sc, Au, редких земель. Считается, что граниты с относительно высокими концентрациями бора и магматическим турмалином появляются в типичных коллизионных зонах и, как правило, отвечают B-обогащённым источникам регионов [10]. Из сказанного следует актуальность изучения турмалиновых гранитоидов региона. Цель исследований – изучение состава и особенностей геохимии и петрологии турмалиновых гранитоидов Горного Алтая.

Результаты исследования и их обсуждение

Описание и химический состав гранитоидов с турмалином Горного Алтая приведен во многих работах [3, 4]. Отличительной особенностью турмалин-содержащих гранитоидов является их пересыщенность глинозёмом (индекс Шенда ASI превышает 1,1). Все турмалин-содержащие интрузивы могут быть объединены в 2 группы: 1 – турмалин-содержащие двуслюдяные лейкограниты с ассоциацией минералов мусковит-биотит-турмалин-кварц-полевые шпаты (редко гранат) (интрузивы Джулалю, Калгутинский) и 2 – мусковит-турмалиновые лейкограниты с ассоциацией турмалин-мусковит-кварц-полевые шпаты, иногда гранат (интрузивы Чиндагатуй, Тоштузек, Ак-Алахинский, апофиза Синюшинского массива, Кумирский шток). Возраст интрузий первой группе – раннеюрский, а второй – ранний девон, ранний триас, раннняя юра. В обоих группах турмалин встречается в виде тонкой вкрапленности (1,5 – 2,5 мм в поперечнике), нодулей размерами от 0,5 до 3 см в поперечнике. Кристаллы турмалина идиоморфны, гипидиоморфны. Отмечаются как зональные, так и не зональные индивиды.

Химический состав турмалинов (оксиды, F, B – в %, остальные элементы – в г/т)

 

1

2

3

4

5

6

7

8

SiO2

41,5

41,3

41,2

39,9

38,3

35,8

3б,0

36,2

TiO2

0,5

1,2

0,8

0,7

0,6

0,6

0,3

0,4

Al2O3

31,9

32,2

32,1

33,6

32,3

33,0

33,1

33,2

Fe2O3

19,3

15,1

18,9

14,2

14,0

10,1

9,95

9,98

MnO

0,12

0,4

0,7

0,1

0,13

0,05

0,5

0,45

MgO

1,25

2,2

1,2

2,3

2,1

4,4

4,6

4.55

CaO

0,66

0,63

1,1

0,2

0,1

0,4

0,7

0,7

Na2O

2,1

1,9

0,9

1,6

1,2

1,9

2,0

0,8

K2O

0,1

0,5

0,1

0,1

0,05

0,15

0,2

0,25

F

0,7

0,3

0,2

1,0

1,2

1,7

1,8

1,8

B

2,8

2,9

2,85

2,82

2,88

2,96

3,0

2,97

V

45,7

65,4

28,3

75,7

65,1

220,3

218,5

220,4

Cr

22,8

45,6

43,6

65,6

65,3

43,6

45,7

44,8

Co

8,7

11,5

4,7

16,3

13,1

4,9

5,6

5,2

Ni

7,9

12,6

18,5

25,6

15,6

23,7

26,6

24,9

Cu

1,7

2,6

12,3

3,8

4,8

243

232

225

Zn

23,7

12,8

16,1

72,6

62,1

628

616

632

Rb

31,6

30,5

44,9

24,7

24,0

90,2

86,3

87,5

Sr

146

142

229

125

145

176

185

191

Nb

4,1

4,2

9,8

4,6

4,8

1,2

1,4

1,3

Cs

0,66

0,64

8,54

0,65

0,69

2,4

2,6

2,5

Ba

76

65,8

875

61,6

65,2

89,4

90,7

91,4

Pb

7,1

6,2

45,2

5,6

7,6

45,1

44,3

46,8

Th

1,2

1,3

8,27

1,32

1,36

6,0

5,6

6,1

La

3,25

3,51

6,6

3,53

3,55

6,2

5,85

5,8

Ce

9,8

9,9

15,8

7,7

7,8

18,3

15,8

15,1

Pr

1,1

1,0

17,2

1,1

1,2

2,2

2,4

2,35

Nd

2,2

2,9

59,1

2,3

2,5

8,8

7,6

7,5

Sm

2, 9

2, 8

16,0

2, 5

2, 7

1,25

1,23

1,21

Eu

0,66

0,9

0,35

0,85

0,65

0,37

0,34

0,35

Gd

2,7

2,8

4,75

2,66

2,69

1,05

0,98

0,95

Tb

0,52

0,52

0,58

0,54

0,56

0,15

0,16

0,17

Dy

4,8

3,7

3,01

3,65

3,8

7,8

7,7

6,8

Ho

0,4

0,65

0,64

0,7

0,5

0,17

0,15

0,18

Er

1,3

2,1

2,2

2,0

1,4

0,63

0,64

0,66

Tm

0,3

0,33

0,48

0,35

0,32

0,11

0,12

0,13

Yb

3,7

2,7

4,16

3,97

2,7

1,2

1,15

1,18

Lu

0,32

0,39

0,97

0,32

0,34

0,27

0,29

0,28

Y

25,3

24,8

11,42

22,5

24,1

4,5

4,34

5,2

Ga

15,7

15,2

12,4

13,2

15,2

3,1

2,37

2,4

Zr

188

186

21,1

158

184

9,4

9,0

9,5

Sc

5,2

4,1

2,3

7,2

6,2

2,0

2,1

1,8

Hf

4,9

3,8

1,43

3,9

4,3

0,27

0,26

0,25

Ta

0,7

0,42

3,4

0,4

0,5

11,2

11,16

11,8

Mo

11,2

11,1

22,5

13,7

18,2

45,8

44,5

43,6

Sb

4,7

3,2

4,9

4,8

4,9

5,2

4,8

4,5

Sn

101,4

66,6

129

96,8

106,4

131

128

129

Be

1,7

1,9

5,2

1,8

1,9

52,4

51,1

73,7

W

33,2

31,2

24,1

34,7

39,2

65,6

81,6

76,8

U

0,61

0,69

2,4

0,65

0,66

0,7

0,67

0,71

Li

56,9

46,7

98,4

66,7

86,9

99,6

98,6

96,7

Окончание таблицы

 

1

2

3

4

5

6

7

8

Ge

2,51

1,53

4,1

1,55

3,51

8,2

7,8

8,1

Ag

0,06

0,03

0,1

0,02

0,06

0,2

0,1

0,12

Bi

1,3

0,95

2,8

0,9

1,4

2,8

2,6

2,9

Cd

0,3

0,21

0,3

0,26

0,31

0,3

0,25

0,28

∑TR

59,3

59,0

133,3

54,7

54,8

53,0

48,8

47,9

TE1,3

1,7

1,26

1,0

1,29

1,41

2,01

2,23

2,06

Примечание. Анализы выполнены спектрально-силикатным методом для оксидов и лазерно-абляционным методом с индуктивно-связанной плазмой ICP-MS и ICP-AES в Лаборатории ОИ МиГ СО РАН (г. Новосибирск). ∑ TR – сумма редкоземельных элементов. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ как среднее между первой и третьей тетрадами по [9]. Мусковит-турмалиновые лейкограниты: 1 – массива Чиндагатуй, 2 – Тоштузеского массива, 3 – апофизы Синюшинского массива Колыванского рудного поля, 4 – вкрапленность, 5 – нодули Кумирского штока; двуслюдяные лейкограниты c турмалином: 6 – массива Джулалю, 7 – Калгутинского массива (Калгутинское месторождение), 8 – Калгутинского массива (Южно-Калгутинское месторождение).

gus1.wmf

а б

Рис. 1. Бинарные диаграммы ζX/(ζX+Na) – Mg/Mg+Fe) (a) и Fe – Mg (б) в атомных количествах по [7] для турмалинов пералюминиевых гранитоидов Горного Алтая

Химический состав турмалинов представлен в таблице.

Cогласно номенклатуре турмалинов анализируемые индивиды относятся к щелочным разностям по [7].

Параметр ξX представляет собой пропорцию вакансий элементов в X – положении. Расчёт структурных параметров турмалина осуществлялся на основании 15 катионной ячейки.

Турмалины пород отвечают номерам в таблице.

Все составы турмалинов на классификационных диаграммах попадают в поле шерлового турмалина и оксишерлового фоитита (рис. 1). Следует отметить, что турмалины первой группы раннеюрского возраста (Калгутиннские и Джулалю) по составу приближаются к границе дравитового ряда. Эта группа турмалинов отличается самыми низкими концентрациями суммы РЗЭ, Nb, Y, Zr, Hf, Ga и повышенными содержаниями Mg, F, W, Ge, Ag, V (таблица). В этой же группе турмалинов и проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ (ТЭФ РЗЭ) М- типа с самыми высокими величинами.

Выводы

Выделенные две группы пералюминиевых гранитоидов различаются по многим параметрам. Различаются они и по соотношению некоторых элементов. Так по соотношению Y/Ho – Zr/Hf указанные группы занимают различную позицию относительно подчинения заряд-радиус-контролируемого поведения химических элементов (рис. 2). Если турмалин мусковит-турмалиновых гранитоидов крситаллизовался при не соблюдении заряд-радиус-контролируемого поведения элементов, то турмалин двуслюдяных лейкогранитов с турмалином отвечал поведению элементов заряд-радиус-контролируемого (CHArge-and-Radius-Controlled) по [5].

gus2.wmf

Рис. 2. Диаграмма соотношений Y/Ho – Zr/Hf по [5] и для турмалинов пералюиниевых гранитоидов

Серым фоном на рисунках показано поле HARAC (CHArge-and-Radius-Controlled) по [5].

Условные обозначения под таблицей.

В связи с тем, что выделенные группы интрузий с турмалином отличаются различными парагенезисами сосуществующих минералов, то возникает вопрос о стабильности в отношении AFM (соотношение щёлочей, железа и магния) c разными фазами и влияния общего состава источника плавления и источника бора. Появление двуслюдяных и турмалиновых лейкогранитов может быть связано с различными причинами: 1 – мусковит-турмалиновые лейкограниты могут быть результатом фракционирования двуслюдяных лейкогранитов [14, 15]; 2 – два типа лейкогранитов могут быть результатом плавления различных фракций из одного и того же источника [6]: 3 – бимодальностью, отражающей различные протолиты, за счёт которых плавились двуслюдяные лейкограниты и мусковит-турмалиновые лейкограниты [8, 16]. Кроме того, существует мнение о том, что пералюминиевые составы турмалин-содержащих лейкогранитов характеризуются соотношением изотопов стронция (Sri > 0,710) [11, 13] и соотношением изотопов кислорода (δ18O > + 10 ‰), подтверждающие, что они были генерированы путём частичного плавления метаосадочных пород. Последнее положение подтверждается и нашими данными по Горному Алтаю. Текстурные характеристики и химические вариации подтверждают, что турмалин во всех случаях криcталлизовался в течение относительно ранней магматической стадии в субсолидусных условиях. Согласно данных [12], ассоциация биотит ± кордиерит и турмалин с мафическими фосфатными минералами (апатитом) могут кристаллизоваться в суперсолидусных условиях. Пералюминиевые двуслюдяные и мусковит-турмалиновые лейкограниты формировались в эпизональных условиях (при давлениях ~ 200–300 MPa) и температурах от 650 до 800 °С на основании определения температур насыщения циркона по геотермометру [18].

Оценка потенциала лейкогранитов на вольфрам может быть осуществлена путём сравнения соотношений величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ М-типа и концентраций вольфрама. Известно, что проявление ТЭФ РЗЭ М-типа обусловлено высокой активностью и насыщенностью магматогенных флюидов фтор-комплексами, являющихся переносчиками металлов во флюидах [2]. На диаграмме соотношений W в турмалине и ТЭФ РЗЭ М-типа чётко видно, что увеличение значений ТЭФ РЗЭ сопровождается повышением концентраций вольфрама в турмалине (рис. 3).

gus3.wmf

Рис. 3. Диаграмма W – TE1,3 для пералюминиевых лейкогранитов с турмалином (составлена автором)

TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов как среднее между первой и третьей тетрадами по [9]. Серая область на диаграмме выделена на основании средних содержаний вольфрама в изверженных породах по [1]. Содержания вольфрама в хондритах по [17].

Условные обозначения см. под таблицей.

В итоге можно заключить, что турмалин в пералюминиевых гранитоидах Горного Алтая относится к шерлу. Пералминиевые гранитоиды формировались при давлениях ~ 200–300 MPa и температурах от 650 до 800 °С. Формирование пералюминиевых мусковит-турмалиновых лейкогранитов, для которых наблюдается значительная инкорпорация бора в расплав обеспечивалась частичным плавлением метаосадочных гнейсов, обогащённых турмалином. Кристаллизация такого турмалина не отвечало заряд-радиус-котролируемого поведения химических элементов. Менее обогащённые бором гранитные расплавы, в которых основную роль играл биотит, давали двуслюдяные лейкограниты с турмалином. Такие расплавы обычно генерируются путём частичного плавления и высокой степени фракционирования в расплавах и отвечало заряд-радиус-контролируемому поведению химических элементов. Потенциальная рудоносность гранитоидов определяется корреляцией концентраций вольфрама и величины ТЭФ РЗЭ М- типа. Более перспективны двуслюдяные лейкограниты с турмалином массивов Джулалю и Калгутинского.


Библиографическая ссылка

Гусев А.И. ТУРМАЛИН В ГРАНИТОИДАХ ГОРНОГО АЛТАЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 3-4. – С. 627-631;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=8947 (дата обращения: 07.03.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074