А.В. Дубина. Петролого-геохимические особенности карбонатитов Приазовья (Украина)

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.40.01.053
УДК 550.4 (477)
А.В. Дубина
Петролого-геохимические особенности карбонатитов Приазовья (Украина)

Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко. Учебно-научный институт "Институт геологии"
03022, г. Киев, Украина, ул. Васильковская, 90
Институт геохимии, минералогии и рудообразования им. Н.П. Семененко НАН Украины
03142, г. Киев, Украина, пр-т Акад. Палладина, 34
E-mail: dubyna_a@ukr.net
Язык: украинский
Минералогический журнал 2018, 40 (1): 053-078
Аннотация: Рассмотрены геохимические особенности карбонатитов Приазовья, пространственно ассоциирующих с габбро-сиенитовыми и щелочно-ультраосновными магматическими комплексами либо образующие самостоятельные небольшие жильные или дайкоподобные тела. Большинство карбонатитов представлено кальцитовыми разновидностями, только в черниговском комплексе известны как кальцитовые, так и кальцит-доломитовые карбонатиты. Карбонатиты характеризуются высокой концентрацией Sr при пониженной Ва и REE, низкой Ti, Zr, Hf, что согласуется со средними значениями для Са-карбонатитов. По сравнению с другими, карбонатиты черниговского комплекса наиболее обогащены фосфором, Nb, Та и высокими значениями U/Th. Хондритнормированные спектры характеризуются значительным обогащением LREE при отсутствии или слабо проявленных негативных Eu-аномалий (Eu* 0,74—1,04). Данные о геохимии стабильных изотопов и Sr свидетельствуют о глубинной природе карбонатитовых магм. Карбонатитам Приазовского блока присущ довольно узкий диапазон вариации δ13С, что соответствует глубинным значениям, тогда как δ18О может значительно изменяться, выходя за область типичных карбонатитовых значений. В одних случаях это связано с наличием, наряду с типичными карбонатитами, карбонатных прожилок гидротермально-метасоматического генезиса, в других — с взаимодействием карбонатитов с метеорными или метаморфогенными водами. В карбонатитах черниговского комплекса значительные колебания δ18О могут обуславливаться разной глубиной его эрозионного среза и/или термической диссоциацией породообразующих карбонатов. Полученные данные указывают, что карбонатиты различных комплексов могут образовываться в результате разных петрогенетических механизмов зарождения и дальнейшей дифференциации исходных магматических расплавов. Кальцитовые карбонатиты черниговского комплекса и Хлебодаровского карьера могут возникать в результате раскристаллизации первичного доломитового карбонатитового расплава или ликвации первичного, обогащенного СО2, силикатного расплава. Подобные способы образования предполагаются и для карбонатитов Петровско-Гнутовского проявления. Доломитовые и кимберлитовые карбонаты близки к примитивным карбонатитовым расплавам, образующимся при незначительной части плавления карбонатизированных мантийных перидотитов. Геохимические особенности карбонатитов габбро-сиенитовых комплексов Приазовья лучше согласуются с версией их ликвационного образования.
Ключевые слова: карбонатиты, щелочные породы, Приазовский блок, ликвация, редкоземельные элементы, редкие элементы, Украинский щит.
Литература:

  1. Амашукелі Ю.А., Дубина О.В., Кривдік С.Г. Деякі петрологічні та геохімічні критерії еволюції Октябрського масиву лужних порід (Україна) // Мінерал. журн. — 2011. — 33, № 4. — С. 53—65.
  2. Багдасаров Ю.А., Гриненко Л.Н. Об изотопном составе серы в карбонатитах Черниговской зоны (Приазовье) и причинах его вариации в карбонатитовых комплексах // Геохимия. — 1981. — 258, № 5. — С. 1192—1195.
  3. Гоньшакова В.И., Бойчук М.Д., Бутурлинов Н.В. и др. Проявление щелочно-ультраосновного — щелочно-базальтового магматизма в зоне сочленения прогиба большого Донбасса с Украинским кристаллическим щитом // Изв. АН СССР. Сер. геол. — 1968. — № 9. — С. 3—14.
  4. Глевасский Е.Б., Кривдик С.Г. Докембрийский карбонатитовый комплекс Приазовья. — Киев : Наук. думка., 1981. — 227 с.
  5. Дубина О.В. Геохімія лужних порід Українського щита : Автореф. дис. ... д-ра геол. наук ; НАН України, Ін-т геохімії, мінералогії і рудоутворення ім. М.П. Семененка. — К., 2015. — 42 c.
  6. Дубина А.В., Кривдик С.Г., Шарыгин В.В. Геохимия нефелиновых и щелочных сиенитов Украинского щита (по данным ICP MS) // Геохимия. — 2014. — № 10. — С. 907—923.
  7. Елисеев Н.А., Кушев В.Г., Виноградов Д.П. Протерозойский интрузивный комплекс Восточного Приазовья. — М. ; Л. : Наука, 1965. — 204 с.
  8. Загнитко В.Н., Луговая И.П. Изотопная геохимия карбонатных и железисто-кремнистых пород Украинского щита. — Киев : Наук. думка, 1989. — 316 с.
  9. Загнитко В.Н., Кривдик С.Г., Легкова Г.В., Бартницкий Е.Н. Геохронология, петрология и рудоносность щелочных массивов УЩ // Изотопное датирование эндогенных рудных формаций. — М. : Наука, 1993. — С. 27—39.
  10. Кирилица С.И., Коньков Г.Г., Русаков Н.Ф., Марченко Е.Я. Особенности геологии и вещественного состава Бегим-Чокракского проявления карбонатитов юга Украинского щита // Докл. АН УССР. Сер. Б. — 1980. — № 8. — С. 6—8.
  11. Коваль Е.М., Стрекозов С.Н., Загнитко В.Н., Луговая И.П. Карбонатные породы Октябрского щелочного массива (Украинский щит) // Изв. АН СССР. Сер. геол. — 1988. — № 7. — С. 128—133.
  12. Когарко Л.Н. Проблема генезиса агпаитовых магм. — М. : Наука, 1977. — 294 с.
  13. Кравченко Г.Л., Кривдик С.Г., Русаков Н.Ф. Особенности Бегим-Чокракского проявления щелочных ультрабазитов и карбонатитов (Западное Приазовье) // Геохимия и рудообразование. — 2008. — Вып. 26. — С. 21—45.
  14. Кривдік С.Г., Дубина О.В., Довбуш Т.І., Котвицька І.М., Висоцький О.Б., Безсмолова Н.В., Амашукелі Ю.А. 87Sr/86Sr в апатитах із лужних і основних порід Українського щита // Мінерал. журн. — 2011. — 33, № 3. — С. 55—62.
  15. Кривдик С.Г., Загнитко В.Н., Луговая И.П. Изотопный состав минералов в карбонатитах Черниговского массива как индикатор условий их кристаллизации // Минерал. журн. — 1997. — 19, № 6. — С. 28—42.
  16. Кривдик С.Г., Ткачук В.И. Петрология щелочных пород Украинского щита. — Киев : Наук. думка, 1990. — 408 с.
  17. Кривдік С.Г., Шаригін В.В., Амашукелі Ю.А., Дубина О.В. Еволюція хімізму фемічних мінералів в Октябрському масиві лужних порід (Приазов’я, Україна) // Мінерал. журн. — 2014. — 36, № 4. — С. 5—19.
  18. Кривдік С.Г., Шаригін В.В., Моргун В.Г., Кравченко Г.Л., Дубина О.В. Мінерали рідкісних земель у лужних метасоматитах Східного Приазов’я // Геол.-мінерал. вісн. Криворіз. нац. ун-ту. — 2015. — № 2 (34). — С. 5—16.
  19. Кузьменко В.І. Рідкісні землі в Петрівсько-Гнутівській флюорито-карбонатній жилі в Приазов’ї // Доп. АН УРСР. — 1940. — № 3. — С. 35—40.
  20. Кузьменко В.И. Петрово-Гнутовское месторождение паризита (Укр. ССР) // Сов. геолог. — 1946. — № 12. — С. 49—61.
  21. Куц В.П. Особливості розподілу акцесорних рідкісноземельних елементів у мінералах Петрівсько-Гнутівського рудопрояву паризиту // Доп. АН УРСР. Сер. Б. — 1971. — № 10. — С. 892—897.
  22. Луговая И.П., Лариков А.Л., Проскурко Л.И., Мороз В.С. Сравнительная изотопная характеристика карбонатов и графитов Украинского щита и Воронежского кристаллического массива // Геохімія та рудоутворення. — 2011. — Вип. 30. — С. 27—37.
  23. Марченко Є.Я., Коньков Г.Г., Васенко В.І. Про карбонатитову природу Петрово-Гнутівської флюоритово-карбонатної дайки Приазов’я // Доп. АН УССР. — 1980. — № 1. — С. 24—27.
  24. Матвійчук М.В. Геохімія рідкіснометалевого рудоутворення в докембрійських лужних породах та карбонатитах Приазовського блоку Українського щита : Автореф. дис. … канд. геол. наук. — К., 2002. — 20 с.
  25. Панов Б.С., Коньков Г.Г. Древние свинцы в Восточном Приазовье // Геохимия. — 1966. — № 7. — С. 867—869.
  26. Панов Б.С., Корчемагин В.А., Купенко В.И., Пилот И. Новые данные об изотопном составе углерода и кислорода карбонатов Приазовского массива и Донецкого бассейна // Вопросы прикладной геохимии и петрофизики. — Киев, 1979. — С. 69—79.
  27. Редкие элементы Украинского щита / Б.Ф. Мицкевич, Н.А. Безпалько, О.С. Егоров и др. — Киев : Наук. думка, 1986. — 256 с.
  28. Сорохтина Н.В., Кривдик С.Г. Особенности состава пирохлора из карбонатитов массива Хлебодаровка, Украина // Щелочной магматизм Земли : Материалы ХХV Всерос. сем. с участием стран СНГ (СПб., 23—26 мая, 2008). — СПб., 2008. — С. 147—149.
  29. Стадник В.О., Осадчий В.К. Ефузивні карбонатити зони зчленування Українського щита і Донбасу // Докл. АН УССР. Сер. Б. — 1978. — № 11. — С. 984—989.
  30. Стадник В.А., Шраменко И.Ф. Карбонатиты Малотерсянского щелочного массива // Геохимия и рудообразование. — 1989. — Вып. 17, № 4. — С. 57—61.
  31. Тимошенко О.Д. Структура Малотерсянского щелочного массива // Геология и рудоносность юга Украины. — 1975. — № 7. — С. 20—24.
  32. Царовський І.Д., Тимошенко О.Д. Новий Мало-Терсянський сієніто-фойяїтовий масив (Середнє Придніпров’я) // Геол. журн. — 1962. — № 6. — С. 83—88.
  33. Шраменко И.Ф., Стадник В.А., Осадчий В.К. Геохимия карбонатитов Украинского щита. — Киев : Наук. думка, 1992. — 212 с.
  34. Brooker R.A., Kjarsgaard B.A. Silicate-Carbonate Liquid Immiscibility and Phase Relations in the System SiO2—Na2O—Al2O3—CaO—CO2 at 0.1—2.5 GPa with Applications to Carbonatite Genesis // J. Petrol. — 2011. — 52, № 7—8. — P. 1281—1305.
  35. Carbonatites: genesis and evolution / Ed. K. Bell. — London : Unwin Hyman, 1989. — Р. 301—359.
  36. Сastor S.B. The Mountain Pass rare-earth carbonatite and associated ultrapotassic rocks, California // Canad. Miner. — 2008. — 46, № 4. — Р. 779—806.
  37. Dalou C., Koga K.T., Hammouda T., Poitrasson F. Trace element partitioning between carbonatitic melts and mantle transition zone minerals: Implications for the source of carbonatites // Geochim. et cosmochim. acta. — 2009. — 73. — Р. 239—255.
  38. Dalton J.A., Wood B.J. The compositions of primary carbonate melts and their evolution through wallrock reaction in the mantle // Earth Planet. Sci. Lett. — 1993. — 119. — P. 511—525.
  39. Green Т.Н. Experimental studies of trace-element partitioning applicable to igneous petrogenesis — Sedona 16 years later // Chem. Geol. — 1994. — 117. — P. 1—36.
  40. Green T.H., Adam J., Sic S.H. Trace Element Partitioning Between Silicate Minerals and Carbonatite at 25 kbar and Application to Mantle Metasomatism // Mineral. and Petrol. — 1992. — 46. — P. 179—184.
  41. Harmer R.E., Gittins J. The origin of dolomitic carbonatites: field and experimental constraints // J. African Earth Sci. — 1997. — 25, № 1. — P. 5—28.
  42. Jones J.H., Walker D., Pickett D.A., Murrell M.T., Beattie P. Experimental investigations of the partitioning of Nb, Mo, Ba, Ce, Pb, Ra, Th, Pa, and U between immiscible carbonate and silicate liquids // Geochim. et Cosmochim. acta. — 1995. — 59, № 7. — P. 1307—1320.
  43. Kjarsgaard B.A. Phase relations of a Carbonated High-CaO Nephelinite at 0.2 and 0.5 GPa // J. Petrol. — 1998. — 39, № 11—12. —P. 2061—2075.
  44. Lee W.-J., Wyllie P.J., Rossman R. CO2-rich glass, round calcite crystals,and no liquid immiscibility in the system CaO—SiO2—CO2 at 2.5 GPa // Amer. Miner. — 1994. — 79. — P. 1135—1144.
  45. Lee W.J., Wyllie P.J. Liquid Immiscibility in the Join NaAlSi3O8-CaCO3 to 2—5 GPa and the Origin of Galciocarbonatite Magmas // J. Petrol. — 1996. — 37, № 5. — P. 1125—1132.
  46. Lee W.-J., Wyllie P.J. Liquid immiscibility between nephelinite and carbonatite from 2.5 to 1.0 GPa compared with mantle melt compositions // Contribs Mineral. and Petrol. — 1997. — 127. — P. 1—16.
  47. Lee W.J., Wyllie P.J. Processes of Crustal Carbonatite Formation by Liquid Immiscibility and Diverentiation, Elucidated by Model Systems // J. Petrol. — 1998. — 39, № 11—12. — Р. 2005—2013.
  48. Mitchell R.H. Carbonatites and carbonatites and carbonatites // Canad. Miner. — 2005. — 43. — P. 2049—2068.
  49. Moecher D.P., Anderson E.D., Cook C.A., Metzger K. Petrogenesis of metamorphosed carbonatites in the Grenville Province, Ontario // Canad. J. Earth Sci. — 1997. — 34. — Р. 1185—1201.
  50. Otto J.W., Wyllie P.J. Relationships between silicatemeltsandandcarbonate-precipitating meltsin CaO—MgO—SiO2—CO2—H2О at 2 kbar // Mineral. and Petrol. — 1993. — 48. — Р. 343—365.
  51. Sweeney R.J. Carbonatite melt compositions in the Earth's mantle // Earth Planet. Sci. Lett. — 1994. — 128. — Р. 259—270.
  52. Thibault Y., Edgar A.D., Lloyd F.E. Experimental investigation of melts from a carbonated phlogopite lherzolite: Implications for metasomatism in the continental lithospheric mantle // Amer. Miner. — 1992. — 77. — Р. 784—794.
  53. 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.
  54. Veksler I.V., Dorfman A.M., Kamenetsky M., Dulski P. Dingwell D.B. Partitioning of lanthanides and Y between immiscible silicate and fluoride melts, fluorite and cryolite and the origin of the lanthanide tetrad effect in igneous rocks // Geochim. et cosmochim. acta. — 2005. — 69. —Р. 2847—2860.
  55. Veksler I.V., Petibon C., Jenner G.A., Dorfman A.M., Dingwell D.B. Trace Element Partitioning in Immiscible Silicate-Carbonate Liquid Systems: an Initial Experimental Study Using a Centrifuge Autoclave // J. Petrol. — 1998. — 39, № 11—12. — Р. 2095—2104.
  56. Viladkar S.G., Ramesh R. Stable іsotope geochemistry of some Indian сarbonatites: іmplications for magmatic processes and postemplacement hydrothermal alteration // Comunicações Geológicas. — 2014. — 101, № 1. — Р. 55—62.
  57. Wendlandt R.F., Harrison W.J. Rare Earth Partitioning Between Immiscible Carbonate and Silicate Liquids and CO2 Vapor: Results and Implications for the Formation of Light Rare Earth-Enriched Rocks // Contribs. Mineral. and Petrol. — 1979. — 69. — Р. 409—419.
  58. Williams-Jones A.E., Samson I.M., Olivio G.R. The Genesis of Hydrothermal Fluorite-REE Deposits in the Gallinas Mountains, New Mexico // Econ. Geol. — 2000. — 95. — Р. 327—342.
  59. Wyllie P.J., Lee W.-J. Model System Controls on Conditions for Formation of Magnesiocarbonatite and Calciocarbonatite Magmas from the Mantle // J. Petrol. — 1998. — 39, № 11—12. — P. 1885—1893.
Русский