Г.О. Кульчицька, МІНЕРАЛОГІЧНІ Й ТЕРМОБАРОМЕТРИЧНІ ОЗНАКИ ЛІКВАЦІЇ РОЗПЛАВІВ У ГІПЕРСОЛЬВУСНИХ СІЄНІТАХ УКРАЇНСЬКОГО ЩИТА

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.42.01.036

УДК 549.02+552.111(477)

МІНЕРАЛОГІЧНІ Й ТЕРМОБАРОМЕТРИЧНІ ОЗНАКИ ЛІКВАЦІЇ РОЗПЛАВІВ У ГІПЕРСОЛЬВУСНИХ СІЄНІТАХ УКРАЇНСЬКОГО ЩИТА

Г.О. Кульчицька, д-р геол. наук, гол. наук. співроб. https://orcid.org/0000-0002-7206-4797

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: kulchechanna@gmail.com

Д.С. Черниш, канд. геол. наук, зав. від. https://orcid.org/0000-0001-5390-2591

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: chernysh@nas.gov.ua

І.М. Герасимець, канд. геол. наук, мол. наук. співроб. https://orcid.org/0000-0003-4670-0216

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: Herasimets@i.ua

Мова: українська

Мінералогічний журнал 2020, 42 (1): 36-48

Анотація: Процесам ліквації в геології тривалий час не приділяли належної уваги. Інтерес до них зріс після того, як експериментально була показана роль ліквації в концентруванні рідкісних елементів у реальних для природних процесів умовах. На підставі зібраних літературних даних, переважно результатів експериментів, систематизовано низку мінералогічних і термобарогеохімічних ознак, які свідчать про лікваційні процеси в середовищі мінералоутворення. У кристалічних породах ознаки ліквації виявляють дуже рідко, оскільки зазвичай кристалізація їх стирає або затушовує. Тим не менше ряд мінералогічних і термобарометричних ознак ліквації вдалося виявити у чотирьох сієнітових масивах гіперсольвусного типу на Українському щиті — Азовському, Великовисківському, Яструбецькому і Давидківському. Це розшаровані інтрузії з проявленою різною мірою Zr-REE мінералізацією. На лікваційні процеси, що відбувались у сієнітовій магмі, вказує глобулярна і гантелеподібна форма утворених мінералів і така сама форма розплавних включень у них, наявність сингенетичних включень розплавів контрастного складу, меніскова межа між мінеральними фазами всередині включень, емульсійні текстури виділення одного мінералу в матриці іншого, кристали-футляри та інші зональні утворення різноманітного складу. Кожна з виявлених ознак не може слугувати доказом існування ліквації, однак разом вони стають переконливим підтвердженням незмішуваності у магматичному середовищі. Для магми гіперсольвусних сієнітів отримано докази неодноразового розшарування — спочатку на фемічний і салічний розплави, потім — салічного на силікатну і сольову складові. У двох випадках вдалося зафіксувати розділення сольового розплаву на фторидний і карбонатний. Припускається, що ознаки ліквації збереглися в гіперсольвусних сієнітах тому, що на початку їхньої кристалізації мало місце переохолодження магматичного розплаву або зниження флюїдного тиску і збільшення в’язкості розплаву, що призвело до загартування лікваційних текстур. Особливо таке загартування проявлене в малих тілах Великовисківського масиву. Зазначено, що генетична інтерпретація багатьох мінералогічних даних може суттєво відрізнятися, якщо врахувати ймовірність лікваційних процесів у магматичному джерелі.

Ключові слова: розшарування, незмішуваність, ліквація, глобула, Zr-REE мінералізація, сольовий розплав.

Література:

  1. Азовское редкоземельное месторождение Приазовского мегаблока Украинского щита. Под. ред. А.Н. Пономаренко, А.В. Анциферова. Донецк: Ноулидж, 2012. 374 с.
  2. Валяшко В.М. Фазовые равновесия и свойства гидротермальных систем. М.: Наука, 1990. 270 с.
  3. Герасимець І.М., Кульчицька Г.О., Бельський В.М. Метаміктні мінерали з лужнопольовошпатових сієнітів Українського щита. Мінерал. журн. 2019. 41, № 1. С. 35—48. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.41.01.035
  4. Граменицкий Е.Н., Щекина Т.И., Митрейкина О.Б. Ликвидусная алюмосиликатно-щелочноалюмофторидная несмесимость (экспериментальные данные). Докл. АН СССР. 1989. 306, № 6. С. 1446—1450.
  5. Делицин Л.М. Ликвационные явления в магматических системах. М.: ГЕОС, 2010. 222 с.
  6. Исакова А.Т., Панина Л.И., Рокосова Е.Ю. Карбонатитовые расплавы и генезис апатитового оруденения на Гулинском плутоне (север Восточной Сибири). Геол. и геофиз. 2015. 56, № 3. С. 595—607. https://doi.org/10.15372/GiG20150307
  7. Калюжный В.А. Основы учения о минералообразующих растворах. Киев: Наук. думка, 1982. 240 с.
  8. Котельникова З.А., Котельников A.Р. Фазовое состояние KF-NaF-KCl-содержащих флюидов при 700—800 ºС и Р = 2000 бар: системы I и II типов по данным изучения синтетических флюидных включений. Эксперимент. геохимия. 2014. 2, № 3. С. 316—319.
  9. Кривдик С.Г. Редкометальные сиениты Украинского щита. Геохимия. 2002. № 7. С. 707—717.
  10. Кульчицька Г., Герасимець І., Бельський В. Генезис скелетних і зональних псевдомонокристалів. Мінерал. зб. 2018. № 68, вип. 1. С. 24—29.
  11. Кульчицька Г., Мельников В. Генетичні типи флюориту з сієнітів Яструбецького масиву (Український щит). Мінерал. зб. 2007. № 57, вип. 1. С. 52—64.
  12. Кульчицька Г.О., Герасимець І.М. Зональні кристали бритоліту: метасоматоз чи кристалізація? Вісник Київ. нац. ун-ту ім. Тараса Шевченка. Геологія. 2016. № 4 (75). С. 35—39. http://doi.org/10.17721/1728-2713.75.05
  13. Кульчицька Г.О., Мельников В.С. Включення закристалізованих розплавів у анортоклаз-мікропертиті з сієнітів Азовського штоку (Український щит). Мінерал. журн. 2008. 30, № 4. С. 21—40.
  14. Левашова Е.В., Возняк Д.К., Скублов С.Г., Кульчицкая А.А., Мельник А.Е. Два типа расплавных включений в цирконе из Азовского Zr-REE месторождения (Украинский щит). Материалы XVII Всерос. конф. по термобарогеох. Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2016. С. 90—93.
  15. Макаев С.В. Фазовые равновесия в системе BaCl2—NaCl—Н2О при сверхкритических параметрах и подавление кристаллизации солей в гидротермальных проточных процесах: автореф. дис. … канд. хим. наук. М.: ИОНХ РАН, 2017. 22 с.
  16. Маракушев А.А., Шаповалов Ю.Б. Экспериментальное исследование рудной концентрации во фторидных гранитных системах. Петрология. 1994. 2, № 1. С. 4—23.
  17. Мельников В.С., Гречановська О.Є., Дьоменко Д.П., Квасниця В.М., Лазаренко О.Є. Мікромінералогія та генезис ігнімбритів цеолітового родовища Сокирниця (Закарпаття). Зап. Укр. мінерал. т-ва. 2006. 3. С. 99—102.
  18. Панина Л.И., Исакова А.Т. Генезис апатитовых руд Маганского массива (Север Восточной Сибири). Геол. и геофиз. 2016. 57, № 4. С. 663—675. https://doi.org/10.15372/GiG20160402
  19. Перетяжко И.С. Включения магматических флюидов: P-V-T-X свойства водносолевых растворов разных типов, петрологические следствия. Петрология. 2009. 17, № 2. С. 197—221.
  20. Перетяжко И.С., Савина Е.А. Тетрад-эффекты в спектрах распределения редкоземельных элементов гранитоидных пород как индикатор процессов фторидно-силикатной жидкостной несмесимости в магматических системах. Петрология. 2010. 18, № 5. С. 536—566.
  21. Реддер Э. Ликвация силикатных магм. Эволюция изверженных пород. М.: Мир, 1983. С. 24—66.
  22. Реддер Э. Флюидные включения в минералах. В 2-х т. Т. 2: Использование включений при изучении генезиса пород и руд. Пер. с англ. М.: Мир, 1987. С. 416—480.
  23. Рокосова Е.Ю. Физико-химические условия кристаллизации шонкинитов Инаглинского массива (Алданский щит, Россия). Тез. докл. XV Всерос. конф. термобарогеох. (Москва, 18—20 сент. 2012 г.). М.: ИГЕМ РАН, 2012. С. 127—128.
  24. Сук Н.И. Жидкостная несмесимость в щелочных магматических системах. М.: Університет. книга, 2017. 238 с.
  25. Сук Н.И., Котельников А.Р., Шаповалов Ю.Б. Экспериментальное изучение межфазового распределения REE, Ba, Sr во флюидно-магматических системах (T = 1250 °С, P = 2 кбар). Докл. Акад. наук. 2018. 478, № 5. С. 580—583. https://doi.org/10.1134/S1028334X18020162
  26. Урусова М.А., Валяшко В.М., Григорьев И.М. Фазовая диаграмма системы K2SO4—KCl—H2O в области гетерогенизации гомогенных сверхкритических флюидов. Журн. неорг. химии. 2007. 52, № 3. С. 456—470.
  27. Хьюджес Ч. Петрология изверженных пород. Пер. с англ. М.: Недра, 1988. 320 с.
  28. Челищев Н.Ф. Об эволюции формы оливина в процессе кристаллизации расплава оливинового габбро-норита в экспериментальных условиях. Онтогенические методы изучения минералов. М.: Наука, 1970. С. 124—135.
  29. Шарыгин В.В., Зайцев А.Н. Силикатно-солевая несмесимость в нефелинитах Восточно-Африканского рифта: включения расплава в нефелине. Тез. докл. XV Всерос. конф. по термобарогеох. (Москва, 18—20 сент. 2012 г.). М.: ИГЕМ РАН, 2012. С. 143—144.
  30. Эволюция изверженных пород. Пер. с англ. Под ред. Х. Йодера. М.: Мир, 1983. 528 с.
  31. Bowen N.L. The Evolution of the Igneous Rocks. Princeton: Princeton University Press, 1928. 332 p.
  32. Brooker R.A., Kjarsgaard B.A. Silicate-carbonate liquid immiscibility and phases relations in the system SiO2—Na2O—Al2O3—CaO—CO2 at 0.1—2.5 GPa with applications to carbonatite genesis. J. Petrol. 2011. 52, Iss. 7—8. P. 1281—1305. https://doi.org/10.1093/petrology/egq081
  33. Chebotarev D.A., Veksler I.V., Wohlgemuth-Ueberwasser C., Doroshkevich A.G., Koch-Müller M. Partitioning of trace elements between calcite, fluorite and carbonatitic melt in the system CaCO3 + CaF2 + Na2CO3 ± Ca3(PO4)2 at 100 MPa and 650—900 °C. Magmatism of the Earth and Related Strategic Metal Deposits. 2019. 36. P. 68—71.
  34. Hurai V. Deep fluid and melts in igneous xenoliths from alkali basalts of Western Carpathians. Тез. докл. ІІІ Азиат. конф. по флюид. вкл. (ACROFI III) и XIV межд. конф. по термобарогеох. (TBG XIV) (Новосибирск, 15—20 сент. 2010 г.). Новосибирск: СО РАН, 2010. С. 80—81.
  35. Kotelnikov A.R., Suk N.I., Kotelnikova Z.A., Yanev Y., Encheva S., Ananiev V.V. Investigation of liquid immiscibility in fluid magmatic systems. Experiment in Geosciences. 2017. 23, № 1. P. 117—120.
  36. Kotelnikova Z.A., Kotelnikov A.R. The heterogeneous phase equilibria in water-salt (fluoride, carbonate, sulfate) — quartz system. Тез. докл. III Азиат. конф. по флюид. вкл. (ACROFI III) и XIV межд. конф. по термобарогеох. (TBG XIV) (Новосибирск, 15—20 сент. 2010 г.). Новосибирск: СО РАН, 2010. P. 100—101.
  37. Panina L.I. Multiphase carbonate-salt immiscibility in carbonatite melts: data on melt inclusions from the Krestovskiy massif minerals (Polar Siberia). Contribs Mineral. and Petrol. 2005. 150. P. 19—36. https://doi.org/10.1007/s00410-005-0001-3
  38. Veksler I.V., Dorfman A.M., Dulski P., Kamenetsky V.S., Danyushevsky L.V., Jeffries T., Dingwell D.B. Partitioning of elements between silicate melt and immiscible fluoride, chloride, carbonate, phosphate and sulfate melts, with implications to the origin of natrocarbonatite. Geochim. et cosmochim. acta. 2012. 79. P. 20—40. https://doi.org/10.1016/j.gca.2011.11.035
  39. Voznyak D., Kulchytska G., Vyshnevskyi O., Ostapenko S. Sing of magma liquation in minerals of the Azov Zr-REE deposit (Ukrainian Shield). Alkaline rocks: petrology mineralogy, geochemistry. Abstr. of sci. conf. dedicated to the memory of J.A. Morozewich (Kyiv, Sept. 19—21, 2010). Kyiv: M.P. Semenenko IGMOF of the NAS of Ukraine, 2010. P. 67—68.

PDF

Ukrainian