Содержание к диссертации
Введение 4
Глава 1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ, ВОЗРАСТ И СТРОЕНИЕ МАССИВОВ РЕДКОМЕТАЛЛЬНЫХ ГРАНИТОВ ПРИБАЙКАЛЬЯ. ..12
1.1. Геолого-петрографическая характеристика Безымянского
массива (Восточное Прибайкалье) 14
1.2. Геолого-петрографическая характеристика редкометалльных
гранитов Южного Прибайкалья 26
Харагульский массив 27
Уругудеевский массив 37
Глава 2. ПЕТРОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ЭВОЛЮЦИЯ ФЛЮОРИТ-И ТОПАЗ-СОДЕРЖАЩИХ ГРАНИТОВ ПРИБАЙКАЛЬЯ 45
2.1 Безымянский массив 52
Уругудеевский массив 54
Харагульский массив 56
Глава 3. МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
РЕДКОМЕТАЛЛЬНЫХ ГРАНИТОВ ПРИБАЙКАЛЬЯ 58
Состав слюд 58
Калиевые полевые шпаты 68
Глава 4. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ФЛЮОРИТ- И ТОПАЗ-
СОДЕРЖАЩИХ ГРАНИТОВ ПРИБАЙКАЛЬЯ 75
Литий, рубидий, цезий, барий, стронций 83
Фтор, бор, бериллий 91
Олово, вольфрам, свинец, цинк 99
Ниобий, тантал, цирконий, гафний 105
Редкоземельные элементы 115
Геохимия флюорит-содержащих гранитов 126
Геохимия топаз-содержащих гранитов 128
з
Глава 5. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ФЛЮОРИТ- И ТОПАЗ-СОДЕРЖАЩИХ
РЕДКОМЕТАЛЛЬНЫХ ГРАНИТОВ ПРИБАЙКАЛЬЯ 129
Геохимия и происхождение амазонит-слюдяных шлиров в гранитах Безымянского массива 131
Минералого-геохимические признаки магматического происхождения редкометалльных гранитов Прибайкалья 135
Редкоземельные и редкие элементы - индикаторы происхождения Li-F гранитов Прибайкалья 137
Анализ расплавных и флюидных включений в минералах Li-F гранитов Прибайкалья 139
Изотопно-геохимические исследования редкометалльных
гранитов Прибайкалья 140
Результаты Rb-Sr изотопных исследований 141
Sm-Nd изотопная система 144
Глава 6. О ВОЗМОЖНОЙ СВЯЗИ РЕДКОМЕТАЛЛЬНОЙ
МИНЕРАЛИЗАЦИИ С Li-F ГРАНИТАМИ ПРИБАВЙКЛЬЯ 146
Заключение 157
Литература 160
Введение к работе
Актуальность темы. В последние десятилетия редкометалльные Li-F граниты детально исследовались в различных редкометалльных провинциях Мира (Рудные Горы, Корнуолл, Центральный Французский массив, Монголия, Забайкалье и др.). В результате были установлены закономерности их геологического положения и возраст, петрогеохимические характеристики и вариации минерального состава, петрогенетические особенности и связь с ними редкоме-талльной минерализации (Беус и др., 1962, Коваленко и др., 1971, Коваль, 1975, Коваленко, 1977, Таусон,1977, Козлов, 1981, Антипин и др., 1984, Burnol, 1977, Tishendorf, 1986, и др.). В настоящее время отмечается повышенный интерес к исследованию редкометалльных гранитов в связи с установлением широких вариаций их составов и ассоциирующих типов редкометалльной минерализации, а также с появлением новых изотопно-геохимических и физико-химических данных, способствующих расшифровке их генетических особенностей (Бескин и др., 1999, Коваленко и др., 1999, Костицын, 2000, Сырицо и др., 2001).
В Южном обрамлении Сибирской платформы (Прибайкалье) разновозрастный гранитоидный магматизм развит чрезвычайно широко, как в виде батолитов, так и крупных массивов, либо небольших интрузий и дайковых серий. Среди этих пород наименее изученными в петролого-геохимическом отношении являются редкометалльные Li-F граниты, интрузии которых прорывают древние метаморфические породы и гранитоиды. Выделение среди редкометалльных гранитов Прибайкалья флюорит- и топаз-содержащих разновидностей и установление их различных петрографических и минералого-геохимических особенностей (Антипин и др., 1997; 1999) явилось принципиальной основой для их детальных петролого-геохимических исследований.
Цель работы. Изучение геохимии, петрологии и рудоносности флюорит-и топаз-содержащих редкометалльных гранитов Прибайкалья.
Основные задачи исследований.
Установление геологического и возрастного положения интрузий флюорит- и топаз-содержащих гранитов в общей схеме развития гра-нитоидного магматизма Прибайкалья.
Минералого-петрографическая характеристика редкометалльных гранитов с анализом эволюции состава минералов при их формировании.
Петрогеохимические особенности и типизация Li-F гранитов с различными минеральными ассоциациями.
Физико-химические условия кристаллизации флюорит- и топаз-содержащих гранитов и их главные геохимические различия.
Генетические особенности редкометалльных гранитов Прибайкалья.
Анализ геохимических данных флюорит- и топаз-содержащих Li-F гранитов для решения вопроса о связи с ними редкометалльной минерализации.
Исходя из поставленных задач, исследование редкометалльных гранитов Прибайкалья является актуальным для расшифровки их вещественных особенностей и происхождения, а также продуктивности их на редкометалльное ору-денение.
Редкометалльные граниты достаточно хорошо изучены на территории Монголии, Забайкалья, в Рудных Горах, Центральном Французском массиве и др. регионах. В Прибайкалье не проводилось систематических исследований этих гранитов, хотя такие массивы как Безымянский, Харагульский, Уругудеев-ский, Утуликский интрузивно-дайковый пояс известны с начала 60-х годов. Анализ опубликованных петролого-геохимических данных по Монголо-Забайкальской и другим редкометалльным провинциям указывает на широкие вариации редкоэлементного состава литий-фтористых гранитов, среди которых выделяются интрузии без редкометалльного оруденения и массивы, с которыми в пространственной и генетической связи находится Li, Rb, Та, Nb, Be, Cs, Sn, и W минерализация. Ранее были сделаны попытки разделить редкометалльные граниты Монголии на подтипы по ассоциациям акцессорных минералов (Вла-
6 дыкин, 1983), но генетических и геохимических обоснований такого разделения не было сделано.
Нами для разделения редкометалльных гранитов Прибайкалья на подтипы были использованы эмпирические признаки. В этой связи наиболее целесообразно учитывать минеральный состав пород, тем более что он является отражением химического состава пород. Если учесть, что в состав редкометалльных гранитов входят кварц, калиевый полевой шпат, альбит-олигоклаз и альбит, слюды, флюорит, топаз, турмалин и другие второстепенные минералы, то основные отличия заключаются в количественном соотношении этих минералов, их составе и редкоэлементной характеристике. Таким образом, исследуемые редкометалльные граниты разделяются на различные подтипы, которым соответствует определенный набор породообразующих и акцессорных минералов, определенный характер оруденения:
В связи с выделением различных подтипов редкометалльных гранитов возникает ряд вопросов;
а) каково геологическое положение и с какими магматическими источни
ками связаны различные подтипы исследуемых гранитов;
б) каковы взаимоотношения между выделенными подтипами редкоме
талльных гранитов;
в) с чем связаны их различные минералого-геохимические особенности и
характер рудной специализации.
Фактический материал. В основу работы положены оригинальные материалы исследований, собранные автором в ходе полевых работ 1994-2000 годов. В распоряжении автора было более 200 полных силикатных анализов геохимических проб гранитоидов и определений в них концентраций редких щелочных элементов; количественные определения содержаний элементов грани-тофильной группы (F, В, Be, W, Mo), а также Ва, Sr. В 120 пробах произведено определение полного спектра редкоземельных элементов и Nb, Та, Zr, Hf. Выполнены силикатный химический анализ и определение содержаний редких элементов в 40 выделенных автором монофракциях слюд, калиевых полевых
шпатов, просмотрено более 400 шлифов и выполнено по ним около 120 подсчетов минерального состава гранитоидов. В ходе полевых исследований было проведено картирование наиболее важных участков проявлений редкометалльных гранитов.
Главные результаты геолого-геохимического изучения редкометалльных гранитов Прибайкалья отражены в следующих защищаемых положениях:
Установлен верхнепалеозойский возраст редкометалльных литий-фтористых гранитов Прибайкалья, расположенных на юго-западной периферии поздне-палеозойского ареала магматизма, центральную часть которого занимает крупнейший в Центральной Азии Ангаро-Витимский батолит. Возраст редкометалльных гранитов определен в интервале 321-265 млн. лет, что не соответствует возрасту образования мезозойских гранитов гуджирского комплекса, к которому исследуемые интрузии ранее относились.
Среди гранитов литий-фтористого геохимического типа выделены подтипы: 1) флюорит-содержащие: биотитовые граниты Харагульского и Уругудеев-ского массивов, а также микроклин- и амазонит-альбитовые граниты Безы-мянского массива, которые представлены ассоциацией альбит-олигоклаза с ортоклазом и содержат литиевый биотит и протолитионит; 2) топаз-сод ержащие: микроклин- и амазонит-альбитовые граниты Харагульского и Уругудеевского массивов, которые имеют ассоциацию альбита с микроклином (амазонит)и содержат слюды от протолитионита до лепидолита. Различия выделенных подтипов определяются петрохимическими характеристиками (соотношение K/Na, глиноземистость, и др.), а также составом ассоциирующих полевых шпатов и слюд.
Литий-фтористые граниты Прибайкалья геохимически сходны с аналогичными породами других редкометалльных провинций и выделяются среди разновозрастных гранитоидов региона наиболее высокими концентрациями фтора, лития, рубидия, олова и тантала. Флюорит- и топаз-содержащие граниты различаются между собой спектрами распределения РЗЭ, уровнем содержаний характерных для литий-фтористых гранитов литофильных и вы-
сокозарядных элементов и величинами их индикаторных отношений (K/Rb. La/Yb, Nb/Ta, Zr/Hf). 4. Установлено, что флюорит-содержащие граниты являются более ранними образованиями и кристаллизовались из относительно более высокотемпературной гранитоидной магмы, по сравнению с поздними топаз-содержащими разновидностями пород, которые являются продуктом глубокой дифференциации исходной для редкометалльных гранитов низкотемпературной коровой гранитной магмы.
Научная новизна работы. Впервые выполнено сравнительное петроло-го-геохимическое изучение флюорит- и топаз-содержащих редкометалльных гранитов Прибайкалья и выявлены их геохимические особенности и различия. Установлено возрастное положение интрузий редкометалльных гранитов в общей схеме развития гранитоидного магматизма Прибайкалья. Приведена мине-ралого-геохимическая характеристика редкометалльных гранитов с анализом эволюции состава минералов в процессе формирования. Показано генетическое единство выделенных подтипов гранитоидов. Рассмотрены вопросы генезиса редкометалльных гранитов региона с позиции их формирования в процессе кристаллизационной дифференциации редкометалльно-гранитной магмы. На основе анализа геолого-геохимических данных, полученных для флюорит- и топаз-содержащих литий-фтористых гранитов, рассмотрен вопрос о связи с ними редкометалльной минерализации.
Практическая значимость. Выполненные автором исследования позволяют более обоснованно проводить выделение редкометалльных гранитов, прогнозировать участки вероятного развития практически важной минерализации и выявлять перспективные на поиски редкометалльного оруденения площади.
Вопросы терминологии. Большинство использованных в работе понятий и терминов соответствует их общепринятым значениям согласно (Геологический словарь, Петрографический словарь, 1981).
Под редкометалльными гранитами, согласно В.И. Коваленко (1977), принимаются «граниты, несущие повышенные по сравнению со средними со-
держаниями в кислых интрузивных породах концентрации некоторых редких элементов (лития, рубидия, цезия, ниобия, тантала, циркония, гафния, редкоземельных элементов, иттрия, олова)». Это не противоречит и определению В.Д. Козлова (1985), согласно которому «гранит, содержание в котором характерных гранитофильных элементов в 1,5 раза и более превышает кларковый уровень», является редкометалльным.
Также в работе используется термин геохимический тип. Под геохимическим типом, согласно Л.В. Таусону (1977), понимается группа изверженных пород «отличающихся общностью способа образования и геологического положения, что может проявляться в близости химического и минерального составов и формировании сходных рудно-магматических комплексов». Это определение было сформулировано ранее В.И. Коваленко (Коваленко, Кузьмин, Зоненшайн и др., 1971; Кузьмин, 1971), а более полно определение В.И. Коваленко (1977) сведено к следующему: «геохимический тип объединяет группу пород, близких по химическому и минеральному составу, по распределению редких элементов, по поведению петрогенных и редких элементов. Породы одного геохимического типа способны формировать самостоятельные интрузивные массивы с определенным набором пород поздних фаз и послемагматиче-ских образований, в том числе и рудных».
В работе часто используется термин магматическая дифференциация. Под термином «магматическая дифференциация» в работе понимается совокупность эндогенных процессов (диффузия, эманационная дифференциация, кристаллизационная дифференциация и т.д.), приводящих к эволюции составов гранитоидов на магматической стадии развития.
Аналитические методы исследований. Анализы пород и минералов большей частью выполнялись в лабораториях Института геохимии СО РАН. Автор работы выражает большую признательность коллективу аналитиков, которые принимали участие в выполнении анализов. А именно: микрозондовый анализ слюд выполнен на микроанализаторе JCXA-733 и Cameka - аналитик Павлова Л.А.. Химические составы пород и минералов проанализированы в
химико-аналитической лаборатории, аналитики: Матвеева Л.Н., Погудина Г.А., Бехтерева Н.М., Былкова В.К., Власова В.Н.; К, Na, Li, Rb, Cs определялись методом пламенной фотометрии, аналитики: Уфимцева М.Н., Шигарова СИ., Алтухова Л.Н.; определения Nb, Та, Zr, Hf выполнены химико-спектральным анализом аналитики в лаборатории региональной геохимии, Коваль Л.П., Арбатская С.Н.; Анализ РЗЭ выполнен также химико-спектральным с обогащением методом: аналитики Чувашова Л.А., Смирнова Е.В.. Остальные элементы определялись в лаборатории оптического спектрального анализа и стандартных образцов, аналитики: Чернышева О.М. (Be, F, В), Чумакова Н.Л. (Sn), Костюкова Е.С. (Pb, Zn ), Кузнецова А.Н. (W), Ярошенко С.К. (Ва, Sr). Изотопный анализ стронция и определение концентраций рубидия и стронция методом изотопного разбавления проводились в лаборатории изотопной геохимии и геохронологии ИМГРЭ д.г.-м.наук Костицыным Ю.А. Для расчетов структурных формул минералов использовалась программа «CRYSTAL», разработанная И.С. Перетяжко (1996).
Огромную благодарность автор выражает сотрудникам лаборатории региональной геохимии магматических пород Митичкину М.А., Балданову А.Д., Перепелову А.Б., Кузнецову А.Н., а также сотрудникам других лабораторий института: Горегляду А.В., Ефремову СВ. за большую помощь при проведении полевых работ, а также за квалифицированные геологические консультации. Особую признательность хочется выразить сотрудникам лаборатории Румянцевой Л.Л. и Жилкиной В.К. за помощь при выделении мономинеральных фракций.
Свою признательность автор хотел бы выразить сотрудникам Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН д.г.-м.н Трошину Ю.П., ., д.г.-м.н. Козлову В.Д., д.г.-м.н. Владыкину Н.В., д.г.-м.н. Петровой З.И., к.г.-м.н. Ме-хоношину А.С, к.г.-м.н Горегляду А.В. к.г.-м.н., Колотилиной Т.Б. за консультации и ценные советы, помогавшие при написании работы.
Выполнение этой работы было бы не возможно без поддержки и консультаций научного руководителя, заведующего лабораторией региональной геохи-
11 мий магматических пород, доктора геол.-мин. наук Антипина B.C., которому автор приносит свою благодарность.
