О.В. Дубина. Петролого-геохімічні особливості карбонатитів Приазов’я (Україна)

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.40.01.053
УДК 550.4 (477)
О.В. Дубина
Петролого-геохімічні особливості карбонатитів Приазов’я (Україна)
Київський національний університет імені Тараса Шевченка. Навчально-науковий інститут "Інститут геології"
03022, м. Київ, Україна, вул. Васильківська, 90
Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України
03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34
E-mail: dubyna_a@ukr.net
Мова: українська
Мінералогічний журнал 2018, 40 (1): 053-078
Анотація: Розглянуто геохімічні особливості карбонатитів Приазов’я, що просторово асоціюють із габро-сієнітовими і лужно-ультраосновними магматичними комплексами або утворюють самостійні невеликі жильні чи дайкоподібні тіла. Більшість карбонатитів представлені кальцитовими різновидами, лише у чернігівському комплексі відомі і кальцитові, і кальцит-доломітові карбонатити. Карбонатити характеризуються високою концентрацією Sr за пониженої Ва і REE, низькою Ti, Zr, Hf, що узгоджується із середніми значеннями для Са-карбонатитів. Порівняно з іншими, карбонатити чернігівського комплексу є найбільш збагаченими на фосфор, Nb і Та та високим значенням U/Th. Хондритнормовані спектри характеризуються значним збагаченням LREE, за відсутності або слабко проявлених негативних Eu-аномалій (Eu* 0,74—1,04). Дані щодо геохімії стабільних ізотопів та Sr свідчать про глибинну природу карбонатитових магм. Для карбонатитів Приазовського блоку притаманний досить вузький діапазон варіації δ13С, що відповідає глибинним значенням, тоді як δ18О може значно змінюватися, виходячи за область типових карбонатитових значень. В одних випадках це пов’язано з наявністю поряд із типовими карбонатитами карбонатних прожилків гідротермально-метасоматичного генезису, в інших — взаємодією карбонатитів із метеорними водами. В карбонатитах чернігівського комплексу значні коливання δ18О можуть обумовлюватися глибиною ерозійного зрізу та/або термічною дисоціацією породоутворювальних карбонатів. Отримані дані вказують, що карбонатити різних комплексів можуть утворюватися в результаті різних петрогенетичних механізмів зародження та подальшої диференціації вихідних магматичних розплавів. Кальцитові карбонатити чернігівського комплексу і Хлібодарівського кар’єру можуть виникати як результат розкристалізації первинного доломітового карбонатитового розплаву або через ліквацію первинного, збагаченого на СО2, силікатного розплаву. Подібні способи утворення припускаються і для карбонатитів Петрівсько-Гнутівського прояву. Доломітові і кімберлітові карбонатити є близькими до примітивних карбонатитових розплавів, що утворюються за незначної частки плавлення карбонатизованих мантійних перидотитів. Геохімічні особливості карбонатитів габро-сієнітових комплексів Приазов’я краще узгоджуються із версією щодо їх лікваційного утворення.
Ключові слова: карбонатити, лужні породи, Приазовський блок, ліквація, рідкісноземельні елементи, рідкісні елементи, Український щит.
Література:

  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.
Українська