Значительное развитие анортозитов и других габброидов, с которыми ассоциируют гибридные породы, как особенность анортозит-рапакивигранитных комплексов Украинского щита. Их петрогенезис с позиций магматической и контактово-метасоматической гипотез.
Аннотация к работе
МІНЕРАЛОГІЧНИЙ ЖУРНАЛ MINERALOGICAL JOURNAL (UKRAINE)Наиболее важные признаки магматического смешения таковы: 1) геологические условия залегания монцонитоидов и ассоциирующих с ними пород, обусловленные процессами сосуществования и взаимодействия двух контрастных магм; 2) структурно-текстурные особенности и минеральные ассоциации гибридных пород, а также типоморфизм породообразующих минералов, указывающие на высокотемпературные "магматические" условия их кристаллизации; 3) значительная изменчивость минералого-петрографических характеристик гибридных пород, проявляющаяся на незначительном расстоянии и связанная с неравновесностью кристаллизации; 4) минеральный состав гибридных пород, "наследующий" минералогию контактирующих гранитоидов и габброидов; 5) геохимические особенности гибридных пород, отражающие химизм двух взаимодействующих магм.С целью уточнения геологической позиции, минералого-петрографических и геохимических особенностей гибридных пород АРГФ УЩ, а также выяснения их происхождения авторами статьи были проведены полевые исследования на площади Володарск-Волынского и Федоровского габбро-анортозитовых массивов Коростенского плутона. Microporphyric texture of chilled gabbro-monzonite, the images of sample 51-30 under the electron microscope: a - zonal plagioclase phenocrysts (Pl) in the fine-grained matrix; b - the phenocrysts of inverted pigeonite (Px) and ilmenite (Ilm) in the fine-grained matrix полевых исследований габбро-монцониты и монцониты часто принимают за габброиды, гибридные сиениты можно спутать и с габброидами, и с гранитами. Chemical composition of feldspars from the hybrid rocks of Korosten pluton: 1 - monzonite, sample 91-1; 2 - gabbro-monzonite and monzonite, samples 71-1м and 72-12; 3 - granosyenite, sample 51-1; 4 - gabbro-monzonite and monzonite, samples 51-30 and 51-29 слоенностью монцонитов, впервые описана А.В. K-Na полевые шпаты (Fsp) из гибридных пород Коростенского плутона, изображение под электронным микроскопом: a - ксеноморфное зерно в основной массе монцонита, содержащее многочисленные пойкилитовые включения апатита (Ap), ильменита (Ilm) и оливина (Ol), обр. Chemical composition of the pyroxenes from the hybrid rocks of Korosten pluton: 1 - monzonite, sample 91-1; 2 - gabbro-monzonite and monzonite, samples 71-1м and 72-12; 3 - gabbro-monzonite and monzonite, samples 51-30 and 51-29; 4 - granosyenite, sample 51-1; 5 - gabbro-norite, sample 51-6 цонитах и монцонитах оно не падает ниже 10 %.
Введение
Обычным представителем плутонов анортозит-рапакивигранитной формации (АРГФ) служат так называемые гибридные породы монцонитоидного состава [6]. Ввиду специфики геологической позиции и вещественного состава до сих пор нет единого мнения о петрогенезисе этих своеобразных пород. Назаре изучения Коростенского и Корсунь-Но-вомиргородского плутонов Украинского щита (УЩ) практически все исследователи приписывали монцонитоидам магматическое происхождение, предлагая различные механизмы магматической эволюции для объяснения их петрографических особенностей: кристаллизационную дифференциацию [1, 8, 14], контаминацию или ассимиляцию [2, 12] и, наконец, собственно "гибридизм" [11], под которым подразумевали смешение кислой и основной магм.
С 1970-х гг. достаточно прочно укоренилось мнение о метасоматическом происхождении монцонитоидов, приверженцы которого считают, что эти породы образовались в результате контактово-метасоматического воздействия гранитоидной магмы на полностью закристаллизованные габброиды АРГФ [4, 5, 7, 13]. Следует отметить, что, несмотря на многообразие мнений, абсолютное их большинство но-сит лишь гипотетический характер и не обеспечено достаточным фактическим материалом. По сравнению с остальными породными разновидностями АРГФ, именно гибридные породы до сих пор остаются наименее изученными во всех отношениях. С одной стороны, на фоне доминирующих рапакиви и анортозитов монцониты просто "теряются" и привлекают внимание лишь наиболее дотошных исследователей. С другой — определенная сложность полевой диагностики затрудняет
ISSN 0204-3548. Mineral. Journ. (Ukraine). 2014. 36, No 2
выяснение особенностей локализации и условий залегания, а также саму идентификацию и опробование гибридных пород. Тем не менее, всестороннее изучение гибридных пород и определение механизма их формирования могут иметь большое значение для решения целого ряда дискуссионных вопросов, касающихся петрогенезиса АРГФ в целом, а также ее отдельных породных представителей. Немаловажной может оказаться и металлогеническая специализация гибридных пород.
Цель исследований, фактический материал и методы. С целью уточнения геологической позиции, минералого-петрографических и геохимических особенностей гибридных пород АРГФ УЩ, а также выяснения их происхождения авторами статьи были проведены полевые исследования на площади Володарск-Волынского и Федоровского габбро-анортозитовых массивов Коростенского плутона. Были обследованы все ранее описанные выходы гибридных пород и выявлен ряд карьеров, появившихся в последнее время. Собранный каменный материал был всесторонне изучен в лабораториях геологического факультета Киевского национального университета им. Тараса Шевченко с применением методов оптической и электронной микроскопии. Использование прозрачно-полированных шлифов дало возможность их последовательного изучения в проходящем и отраженном свете на поляризационном петрографическом микроскопе, снабженном рудной приставкой для минераграфических исследований. В дальнейшем эти же препараты использовались в ходе электронно-микроскопических исследований. Химический состав породообразующих минералов исследован методом электронно-зондового микроанализа на растровом электронном микроскопе РЕММА-202 с энергодис-персионным рентгеновским спектрометром. Химический состав горных пород (главные петрогенные компоненты и некоторые из микроэлементов) определен методом рентген-флуоресцентного (XRF) анализа, аналитики — В.В. Загородний и А.В. Андреев. ICP-MS анализы закалочных габбро-монцонитов выполнены в Льежском университете (Бельгия) при содействии Л.В. Шумлянского, которому авторы выражают свою искреннюю признательность. Характер локализации и условия залегания гибридных пород. Обычно гибридные породы развиты в области контактов габбро-анорто-
ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. 2014. 36, № 2 зитовых массивов Коростенского плутона с рапакиви и рапакивиподобными гранитами. При этом для контактов коростенских гранитов с анортозитами гибридные породы не характерны. Как правило, они тяготеют к краевым габброидным интрузиям, обрамляющим габбро-анортозитовые массивы (рис. 1). В отдельных случаях в направлении от габброидов к гранитам устанавливается последовательная смена габбро-монцонитов монцонитами, кварцевыми монцонитами и сиенитами. Именно на эти факты обычно ссылаются сторонники гипотезы о контактово-метасоматическом происхождении монцонитоидов. Тем не менее, новейшие исследования, прове денные авторами данной статьи, ставят под сомнение кажущуюся очевидность таких доводов. Контактовые взаимоотношения коростенских гранитов с краевыми габброидными интрузиями устанавливаются в многочисленных блочных карьерах у сел Буки и Добрынь, заложенных вблизи восточной границы Володарск-Волынского массива, а также в крупном щебневом карьере № 31 с. Гранитное [3, 10], расположенном на западном фланге Федоровского габбро-анортозитового массива. Извилистые взаимопроникающие контакты с разветвленными жилоподобными обособлениями и инь-екциями фаялит-геденбергитовых граносиенитов (сиенитов) в габброидах; частично закаленные контакты со стороны габброидов при обычном отсутствии зон закалки в гранитоидах; наличие в гранитоидах магматических базитовых включений с характерной подушечной морфологией и закалочными краями; появление в габброидах овоидных вкрапленников щелочного полевого шпата — все это предполагает близко- либо одновременную кристаллизацию и частичное смешение высокотемпературной базитовой и более низкотемпературной гранитной магм [10]. Именно с таким типом контактов связано появление всей гаммы гибридных пород: габбро-монцонитов и монцонитов — со стороны габброидов, а также кварцевых сиенитов и граносиенитов — со стороны гранитов. Следует отметить, что помимо краевых габброидных интрузий, монцониты также могут входить в состав небольших интрузивных тел, внедренных в центральные части габбро-анортозитовых массивов. Одно из таких тел, локализованное в северной части Володарск-Волынского габбро-анортозитового массива, изображено на
103
БА..ГВ.. ШМАИБТАРОЛІХНИ, НЮ, .ЕО.В. .ТБІТИОЛВАН
Рис. 1. Геологическое строение Коростенского плутона: 1 — вулканогенно-терригенные отложения овручской, PR ov, и топильнянской, PR tp, серий; 2 — гранитоиды и метасоматиты пержанского комплекса, PR pz; 3—6 — интрузивные образования коростенского комплекса, PR ks (3 — дайки субщелочных диабазов, габбро-диабазов и плагиопорфиритов, 4 — рапакиви и рапакивиподобные граниты, 5 — габброиды и гибридные породы, 6 — анортозиты и габбро-анортозиты); 7 — гранитоиды осницкого комплекса, PR os; 8 — граниты и мигматиты житомирского комплекса, PR zt; 9 — метаморфические породы тетеревской серии, PR tt; 10 — граниты и мигматиты звенигородского комплекса, AR zv; 11 — разломы; 12 — изученные обнажения гибридных пород и их номера. Габбро-анортозитовые массивы Коростенского плутона: VVM — Володарск-Волынский, CHM — Чеповичский, FM — Федоровский; массивы рапакиви: NM — Народичский, CHM — Червоноармейский, ММ — Малинский, SM — Сидоровичский
1—2 1 1
1
1
1 1
2
Fig. 1. Geological structure of Korosten pluton: 1 — volcanic-terrigenous rocks of Ovruch, PR ov, and Topilnya, PR tp, groups; 2 — granites and metasomatites of Perga complex, PR pz; 3—6 — intrusive rocks of Korosten complex, PR ks (3 — dikes of subalkaline diabases, gabbro-diabases and plagioporphyrites, 4 — rapakivi and rapakivi-like granites, 5 — gabbroids and hybrid rocks, 6 — anorthosites and gabbro-anorthosites); 7 — granitoids of Osnytsk complex, PR os; 8 — granites and migmatites of Zhytomyr complex, PR zt; 9 — metamorphic rocks of Teteriv group, PR tt; 10 — granites and migmatites of Zvenigorod complex, AR zv; 11 — faults; 12 — examined exposures of hybrid rocks and their numbers. Gabbro-anorthosite massifs of Korosten pluton: VVM — Volodarsk-Volynsky, CHM — Chopovychy, FM — Fedorivka; rapakivi granite massifs: NM — Narodychy, CHM — Chervonoarmiysk, MM — Malin, SM — Sidorovichy
1—2 1
1 1
1
1 1
2
карте (рис. 1). Монцониты этого тела, обнажающиеся в карьере с. Рудня-Гацковка, демонстрируют резкие интрузивные контакты с вмещающими анортозитами, а также типичную кумулятивно-магматическую расслоенность, свойственную дифференцированным интрузивным образованиям.
Минералого-петрографические особенности гибридных пород. По минералого-петрографическим особенностям гибридные породы занимают промежуточное положение между гранитоидами и габброидами. Это лейкократовые плагиоклаз-щелочнополевошпатовые породы с умеренным (до малого) содержанием кварца или без него. Часть из них отвечает принятым
104 в зарубежной литературе названиям "манге-рит" — пироксеновый монцонит, "йотунит" — пироксеновый монцодиорит (монцонорит), "кенталенит" — оливин-пироксеновый монцонит. Согласно нормам Петрографического кодекса Украины (ПКУ), большинство гибридных пород АРГФ следует отнести к семейству монцонитов, некоторые — к семействам монцодиоритов и сиенитов. Отдельного упоминания заслуживают так называемые габбро-монцониты — общеизвестная и достаточно распространенная разновидность гибридных пород АРГФ, до сих пор не нашедшая должного места в классификации и номенклатуре ПКУ. Выделяемый в семействе субщелочных
ISSN 0204-3548. Mineral. Journ. (Ukraine). 2014. 36, No 2
Рис. 2. Микроструктурные особенности монцонитов Коростенского плутона, изображение под поляризационным микроскопом, обр. 72-27: a — в одном николе, b — в скрещенных николях
Fig. 2. Microtexture peculiarities of monzonites belonging to Korosten pluton. Images of sample 72-27 under the polarized microscope: a — in one nicol, b — in crossed nicol габброидов вид "калишпатовое габбро" не охватывает всего разнообразия габбро-монцонитов. Значительную часть из них корректнее было бы именовать "калишпатовые нориты" и "калишпатовые габбро-нориты". Достаточно удобными были бы также наименования "монцогаббро", "монцонориты" и "монцогаббро-нориты". Тем не менее, до окончательного решения этого вопроса Петрографическим комитетом Украины авторы статьи считают возможным в дальнейшем описании использовать прижившийся в отечественной литературе термин "габбро-монцонит".
Большинству гибридных пород свойственна темносерая окраска с характерным зеленоватым оттенком, выдающим присутствие в по-роде K-Na полевого шпата. Наиболее отчетливо зеленоватый оттенок проявляется в гибридных сиенитах и кварцевых сиенитах. Розовые и желто-коричневые оттенки появляются лишь при наличии постмагматических гидротермальных или гипергенных изменений. В ходе
ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. 2014. 36, № 2
Рис. 3. Микропорфировая структура закалочного габбро-монцонита, изображение под электронным микроскопом, обр. 51-30: a — фенокристы зонального плагиоклаза (Pl) в микрозернистой основной массе; b — фенокристы инвертированного пижонита (Px) и ильменита (Ilm) в микрозернистой основной массе
Fig. 3. Microporphyric texture of chilled gabbro-monzonite, the images of sample 51-30 under the electron microscope: a — zonal plagioclase phenocrysts (Pl) in the fine-grained matrix; b — the phenocrysts of inverted pigeonite (Px) and ilmenite (Ilm) in the fine-grained matrix полевых исследований габбро-монцониты и монцониты часто принимают за габброиды, гибридные сиениты можно спутать и с габброидами, и с гранитами.
Текстура гибридных пород меняется от массивной до такситовой, полосчатой и сетчато-прожилковой. Такситовые текстуры монцонитоидов, обусловленные явлениями магматического смешения, изучены авторами в карьерах у сел Гранитное, Буки, Добрынь, Гу-бенково, Шадура. Во всех перечисленных случаях среднезернистый до крупнозернистого кварцевый монцонит (сиенит) содержал многочисленные включения — автолиты, мелко-или даже микрозернистого монцонита (габбро-монцонита). Грубополосчатая текстура, связанная с кумулятивно-магматической рас-
105
АБ..ГВ.. ШМАИБТАРОЛІХНИ, НЮ, .ЕО.В. .ТБІТИОЛВАН
Рис. 4. Химический состав полевых шпатов из гибридных пород Коростенского плутона: 1 — монцонит, обр. 91-1; 2 — габбро-монцонит и монцонит, обр. 71-1м и 72-12; 3 — граносиенит, обр. 51-1; 4 — габбро-монцонит и монцонит, обр. 51-30 и 51-29
Fig. 4. Chemical composition of feldspars from the hybrid rocks of Korosten pluton: 1 — monzonite, sample 91-1; 2 — gabbro-monzonite and monzonite, samples 71-1м and 72-12; 3 — granosyenite, sample 51-1; 4 — gabbro-monzonite and monzonite, samples 51-30 and 51-29 слоенностью монцонитов, впервые описана А.В. Митрохиным в карьере с. Рудня-Гацковка [9]. Полосчатость проявилась благодаря чередованию прослоев средне-крупнозернистого монцонита с разными содержанием мафических минералов и зернистостью.
Структура изученных гибридных пород может меняться от мелко- до средне- и крупнозернистой. Причем монцониты и габбро-монцониты обычно более мелкозернистые, чем ассоциирующие гибридные сиениты. Присутствие вкрапленников плагиоклаза и (или) K-Na полевого шпата придает некоторым разностям гибридных пород порфировидную или даже овоидную структуру. Последняя может иметь особенности маргинационной структуры рапакиви. Наряду с гипидиоморфнозернис-тыми монцонитовыми микроструктурами достаточно часто встречаются микроструктуры коррозионного замещения плагиоклазов щелочными полевыми шпатами, а также оливинов и пироксенов — амфиболами (рис. 2). Закалочные разности габбро-монцонитов, обнаруженные авторами в карьерах у сел Буки и Добрынь, а также в карьере № 31 у с. Гранитное, характеризуются микрозернистой струк-
106
Рис. 5. K-Na полевые шпаты (Fsp) из гибридных пород Коростенского плутона, изображение под электронным микроскопом: a — ксеноморфное зерно в основной массе монцонита, содержащее многочисленные пойкилитовые включения апатита (Ap), ильменита (Ilm) и оливина (Ol), обр. 51-29; b — ово-идный вкрапленник в граносиените, имеющий гомогенную внутреннюю часть и микропертитовую внешнюю, обр. 51-1
Fig. 5. K-Na feldspars (Fsp) from the hybrid rocks of Korosten pluton. The images under the electron microscope: a — xenomorphic grain in the matrix of monzonite that contain numerous poikilitic inclusions of apatite (Ap), ilmenite (Ilm) and olivine (Ol), sample 51-29; b — ovoid phenocryst in granosyenite with homogenous interior and microperthitic front-end, sample 51-1 турой, напоминающей роговиковую. От последней их отличает микропорфировое строение с фенокристами плагиоклаза, инвертированного пижонита, авгита, ильменита и апатита (рис. 3).
Минеральный состав монцонитов и габбро-монцонитов представлен плагиоклазом, K-Na полевым шпатом, орто- и клинопироксеном, оливином, кварцем, амфиболами, биотитом. Обычные акцессорные минералы — апатит, циркон, ильменит, бадделеит. Также зафиксированы Ti-магнетит, ортит, бритолит, рутил, пи-
ISSN 0204-3548. Mineral. Journ. (Ukraine). 2014. 36, No 2
Таблица 1. Результаты микрозондового анализа плагиоклазов из гибридных пород Коростенского плутона
Table 1. Results of electron microprobe analysis of plagioclases from hybrid rocks of Korosten pluton
Weight percents, %
Примечание. 91-1 — монцонит из карьера с. Рудня-Гацковка; 71-1м и 72-12 — габбро-монцонит и монцонит из карьеров, расположенных на правом берегу р. Добрынька между селами Буки и Добрынь; 51-29 и 51-30 — монцонит и габбро-монцонит из щебневого карьера № 31 у с. Гранитное; 51-1 — граносиенит из того же карьера.
N o t e. 91-1 — monzonite from the quarry located near the village Rudnya-Gatskovka; 71-1m and 72-12 — the gabbro-monzonite and monzonite from the quarries located on the right bank of the Dobrynka river between the villages of Bucky and Dobryn; 51-29 and 51-30 — the monzonite and gabbro-monzonite from the quarry No 31 located near the village of Granitne; 51-1 — granosyenite from the same quarry.
ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. 2014. 36, № 2 107
АБ..ГВ.. ШМАИБТАРОЛІХНИ, НЮ, .ЕО.В. .ТБІТИОЛВАН
рит, пирротин, барит, сфалерит. В гибридных сиенитах и граносиенитах увеличивается содержание щелочных полевых шпатов и кварца за счет уменьшения содержания плагиоклаза и мафических минералов. При этом обычно возрастает роль клинопироксена и амфиболов, но исчезают ортопироксен, Ті-магнетит и бадделеит.
Плагиоклаз преобладает в составе габбро-монцонитов и монцонитов, в которых формирует основную массу, а также присутствует в виде фенокристаллов и пертитов. Кроме таблитчатых и призматических индивидов, проявляющих частичный идиоморфизм по отношению ко всем породообразующим минералам, распространены также неправильные, сильно корродированные зерна. В сиенитах плагиоклаз образует пертиты, а также входит в состав основной массы, слагая не более трети объема породы. Химический состав плагиоклазов изменяется от андезин-лабрадора в габбро-монцонитах до андезина в монцонитах (рис. 4; табл. 1). Наименьшей основностью обычно характеризуются плагиоклазы из сиенитов, что роднит их с гранитами рапакиви. Впрочем, иногда и в монцонитах основность плагиоклаза может уменьшаться до олигоклаза. Однако в ядрах некоторых фенокристаллов она, наоборот, возрастает до лабрадора.
K-Na полевой шпат — второй по распространенности минерал монцонитоидных пород. Если в монцонитах и габбро-монцонитах обычно доминирует плагиоклаз, то в гибридных сиенитах более половины объема породы приходится именно на K-Na полевой шпат. Форма его выделений обычно неправильная с многочисленными пойкилитовыми включениями плагиоклаза и мафических минералов, местами обусловливающими монцонитовую структуру. Кроме ксеноморфных зерен основной массы, в монцонитах иногда формируются настоящие овоиды K-Na полевого шпата, морфология и внутреннее строение которых ничем не отличаются от овоидов рапакиви. В основной массе K-Na полевой шпат обычно имеет гомогенную или же микропертитовую структуру. При наблюдении под электронным микроскопом оптически гомогенных зерен может быть обнаружено их криптопертитовое строение (рис. 5). Химический состав K-Na полевых шпатов в гибридных породах, подобно полевым шпатам из рапакиви и рапаки-виподобных гранитов, как правило, характеризуется высоким содержанием альбитовой составляющей (рис. 4; табл. 2). В габбро-мон-
Таблица 2. Результаты микрозондового анализа K-Na полевых шпатов из гибридных пород Коростенского плутона Table 2. Results of electron microprobe analysis of K-Na feldspars from hybrid rocks of Korosten pluton
Рис. 6. Химический состав пироксенов из гибридных пород Коростенского плутона: 1 — монцонит, обр. 91-1; 2 — габбро-монцонит и монцонит, обр. 71-1м и 72-12; 3 — габбро-монцонит и монцонит, обр. 51-30 и 51-29; 4 — граносиенит, обр. 51-1; 5 — габбро-норит, обр. 51-6
Fig. 6. Chemical composition of the pyroxenes from the hybrid rocks of Korosten pluton: 1 — monzonite, sample 91-1; 2 — gabbro-monzonite and monzonite, samples 71-1м and 72-12; 3 — gabbro-monzonite and monzonite, samples 51-30 and 51-29; 4 — granosyenite, sample 51-1; 5 — gabbro-norite, sample 51-6
цонитах и монцонитах оно не падает ниже 10 %. Практически все K-Na полевые шпаты с содержанием альбитовой компоненты более 20 % встречаются в виде достаточно крупных относительно однородных участков внутри зерен мезопертитового полевого шпата с низким содержанием альбитового минала. Предполагая реликтовую природу таких участков, мож-
но сделать вывод об изначально высоком содержании натрия в первичном полевом шпате, по составу приближающемуся к анортоклазу. Дополнительным подтверждением этого служит установленный с помощью микрозонда анортоклазовый состав полевых шпатов в основной массе закалочных габбро-монцонитов. Отметим, что анортоклазовый состав щелочных полевых шпатов можно объяснить высокотемпературными "магматическими" условиями его кристаллизации, но он совершенно не согласуется с гипотетической "калишпатиза-цией" габброидов, предполагаемой сторонниками контактово-метасоматического происхождения монцонитоидов.
Кварц характерен не для всех гибридных пород. Совместно с кварцевыми монцонитами, монцодиоритами и сиенитами встречаются и бескварцевые разновидности. Обычные формы выделения кварца — ксеноморфные зерна в интерстициях всех остальных минералов. Идиоморфные дипирамидальные кристаллы, характерные для рапакиви, в монцони-товых породах отсутствуют.
Пироксены — наиболее распространенные мафические минералы гибридных пород АРГФ. В монцонитах и габбро-монцонитах они представлены ромбическими и моноклинными разностями. Формы их выделений и особенности анатомии подобны описанным [9] в габброидах АРГФ. Как и в габброидах, в монцонито-идах обычны микроструктуры распада и инверсии высокотемпературных пижонитов и авгитов (рис. 3, 5), служащие характерным признаком магматических пород. Существенно отличается химический состав пироксенов из гибридных пород, характеризующийся заметно большей железистостью, чем состав пироксенов ассоциирующих с ними габброидов (рис. 6; табл. 3, 4). Так, инвертированные пижониты в монцонитах имеют феррогиперстен-эулитовую матрицу с ферроавгитовыми ламе-лями. Ферроавгитовый состав имеют и самостоятельные индивиды клинопироксена. В габ-
Таблица 3. Результаты микрозондового анализа низкокальциевых пироксенов из гибридных пород Коростенского плутона Table 3. Results of electron microprobe analysis of low-Ca pyroxenes from hybrid rocks of Korosten pluton
Примечание. Для сравнения приведены анализы пироксенов из габбро-норита, отобранного в щебневом карьере № 31 у с. Гранитное, обр. 51-6.
N o t e. For comparison the authors give some analysis of pyroxenes from gabbro-norite sampled in the quarry No 31 near the village of Granitne, sample 51-6.
110 ISSN 0204-3548. Mineral. Journ. (Ukraine). 2014. 36, No 2
бро-монцонитах железистость пироксенов несколько падает, не достигая, однако, значений, присущих габброидам. В гибридных сиенитах и граносиенитах, в отличие от монцонитов и габбро-монцонитов, пироксен представлен только моноклинной разностью —фер-рогеденбергитом, химически подобным ранее выявленному авторами в рапакиви [10]. Отмеченные отличия в химизме пироксенов из гибридных пород и ассоциирующих с ними габброидов не позволяют рассматривать эти минералы в качестве реликтовых, как это обычно делают сторонники контактово-метасоматического происхождения монцонитоидов.
Оливин, подобно кварцу, встречается не во всех разновидностях изученных гибридных пород. Его содержание достаточно редко превышает 5 %, что необходимо для выделения самостоятельных оливиновых видов монцонитов и сиенитов. Как правило, оливин ассоциирует с пироксенами, образуя субидио- и ксеноморфные включения в них (рис. 7). Обычным является замещение оливина вторичными минералами: иддингситом, боулингитом и грю-неритом. Железистость оливинов возрастает от габбро-монцонитов к монцонитам, достигая максимума в гибридных сиенитах и граносиенитах (табл. 5).
Роговой обманки, как правило, меньше, чем пироксенов, во многих случаях она отсутствует. Для нее характерны скелетные ойко-кристаллы с пойкилитовыми включениями плагиоклаза, пироксена, калишпата и ильменита. Нередко она реакционно замещает пироксен (рис. 7). Железистость роговых обманок закономерно увеличивается от монцонитов (X = 0,76) к гибридным сиенитам (Х = 0,93—0,99).
Fe
Fe
Биотит в гибридных породах количественно подчинен остальным мафическим минералам. Содержание его редко превышает 3 % и почти никогда не достигает 5. В габбро-монцонитах биотит чаще всего формирует прерывистые оболочки вокруг Fe-Ti оксидно-рудных минералов, кристаллизуясь в виде тонких пластинок с рваными торцевыми частями. Железистость биотитов закономерно возрастает от габбро-монцонитов (Х = 0,42—0,52) к монцонитам (Х = 0,71—0,72).
Fe
Fe
Обычные рудные и акцессорные минералы гибридных монцонитов и сиенитов — ильменит, Ti-магнетит, апатит, циркон, бадделеит.
Ильменит — наиболее распространенный Fe-Ti оксидно-рудный минерал всех изученных
ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. 2014. 36, № 2
Рис. 7. Мафические минералы монцонитоидов Коростенского плутона, изображение под электронным микроскопом: a — оливин (Ol) проявляет частичный идиоморфизм по отношению к пироксену (Px), обр. 51-30; b — роговая обманка (Hb), замещающая пироксен (Px), обр. 51-29
Fig. 7. Mafic minerals from the monzonitoids of Korosten pluton. The images under the electron microscope: a — olivine (Ol) displays the partial idiomorphism toward to pyroxene (Px), sample 51-30; b — hornblende (Hb) replaces pyroxene (Px), sample 51-29 образцов гибридных пород. Иногда его содержание может достигать бедных промышленных концентраций. В основном он кристаллизуется в виде идиоморфных гексагональных пластин, а также скелетных форм (рис. 3, 5), иногда образует эксолюционные пластинчатые включения в Ті-магнетите. Последний встречается реже ильменита и обычно количественно подчинен ему. Тем не менее, титано-магнетит совместно с ильменитом служит характерным рудным минералом в монцонитах восточного фланга Володарск-Волынского массива. В отличие от ильменита чаще присутствует в виде ксеноморфных зерен со своеобразными ламелярными структурами распада. Показательно, что в гибридных породах, связанных с габброидами Федоровского
111
АБ..ГВ.. ШМАИБТАРОЛІХНИ, НЮ, .ЕО.В. .ТБІТИОЛВАН
Таблица 4. Результаты микрозондового анализа высококальциевых пироксенов из гибридных пород Коростенского плутона Table 4. Results of electron microprobe analysis of high-Ca pyroxenes from hybrid rocks of Korosten pluton
Таблица 5. Результаты микрозондового анализа оливинов из гибридных пород Коростенского плутона Table 5. Results of electron microprobe analysis of olivines from hybrid rocks of Korosten pluton triale 91-1 51-29 51-30 51-6
99,3 99,3 97,1 97,7 габбро-анортозитового массива, Ті-магнетит не установлен.
Апатит наиболее распространен среди акцессорных минералов. Зачастую по содержанию его можно относить к второстепенным минералам, которые могут представлять промышленный интерес. Наиболее обычны микроскопические игольчатые, до волосовидных, кристаллы апатита, пойкилитово включенные во все остальные минералы, с характерными продольными каналами, ориентированными по оси [0001].
Циркон также достаточно широко распространен среди акцессорных минералов гибридных пород. Можно предположить, что монцониты и гибридные сиениты, как и гранитоиды коростенского комплекса, служат важным источником поступления циркона в россыпи. Обычно циркон образует микроскопические идиоморфные кристаллы столбчатого габитуса, реже — ксеноморфные оторочки вокруг Fe-Ti оксидно-рудных минералов (рис. 3).
Наличие бадделеита в анортозитах и габброидах Коростенского плутона отмечено многими исследователями. В гибридных породах он обнаружен впервые. Электронно-микроскопические и микрозондовые исследования, выполненные авторами статьи, продемонстрировали, что этот минерал обычен для габбро-монцонитов и монцонитов, включая кварц содержащие разности последних, где образует микроскопические включения в ильмените, а также каймы на ильмените и Ti-магнетите. Редкая ассоциация бадделеита с цирконом и кварцем предполагает неравновесность кристаллизации этих минералов.
Геохимия гибридных пород. Особенности минерального и химического состава породообразующих минералов определяют специфику геохимии гибридных пород Коростенского плутона. При содержаниях SIO , проме жуточ-ных между характерными для гранитоидов и базитов плутона, суммарная щелочность в гибридных породах достигает гранитной, а в некоторых случаях и превышает ее (рис. 8). Но коэффициент агпаитности (K Na)/Al всегда меньше единицы, что свидетельствует об отсутствии в их составе фельдшпатоидов, щелочных пироксенов и амфиболов. Суммарная железистость Fe/(Fe Mg) изменяется в пределах 0,70—0,95, отражая высокодифферен-цированный железистый состав мафических
2
ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. 2014. 36, № 2 113
АБ..ГВ.. ШМАИБТАРОЛІХНИ, НЮ, .ЕО.В. .ТБІТИОЛВАН
2 2 5
2
2 2
2
Рис. 8. Положение гибридных пород и остальных породных разновидностей Коростенского плутона на классификационной диаграмме SIO — (Na O K O): 1 — рапакиви и рапакивиподобные граниты; 2 — анортозиты и габбро-анортозиты; 3 — мезократовые габброиды и ультрамафиты, в том числе рудные; 4 — гибридные породы. Классификационные поля проведены в соответствии с Петрографическим кодексом Украины
2 2 2
Fig. 8. Hybrid rocks and other rock varieties of Korosten pluton on classification diagram SIO — (Na O K O): 1 — rapakivi and rapakivi-like granites; 2 — anorthosites and gabbro-anorthosites; 3 — mesocratic gabbroids and ultramafic rocks including ore varieties; 4 — hybrid rocks. The classification fields are depicted accordantly to Petrographic Code of Ukraine
2 2 2
минералов гибридных пород. В отличие от среднего состава монцонитов других формационных типов, монцониты Коростенского плутона содержат triale TIO , FEO и Р О , но меньше MGO и CAO, при близком содержании SIO (табл. 6). В сравнении с кларками для средних пород, они обогащены P, Ti, Co, Sr, Zr, Nb, Ta, Mo, Ba, Hf, но обеднены Rb, Pb, Th. Важную информацию о материtrial расплавах гибридных пород дает хиtrialкий состав закалочных габбро-монцонитов Коростенского плутона (табл. 7). Соотношение SIO , Na O и K O в них соответствует калиевым трахиба-зальтам — шошонитам. Тем не менее, по сравнению с сtrialенными континентальными трахибазальтами шошонит-латитовой серии, имеющими, по мнению многих исследователей, мантийные источники магмогенерации, материнские расплавы изученных гибридных пород характеризуются целым рядом отличий. Так, даже их наиболее основные разности характеризуются чрезвычайно низкой магнези-альностью и обедненностью совместимыми
114 микроэлементами — Cr, Ni, Co. Принимая во внимание отрицательное значение ?ND = -1,25, зафиксированное в одном из изученных образцов закалочных габбро-монцонитов [9], это свидетельствует, как минимум, о значительном вкладе коровых источников в магмо-генерацию гибридных пород Коростенского плутона. По отношению к среднему составу континентальной коры закалочные габбро-монцониты в той или иной степени обогащены почти всеми несовместимыми элементами, за исключением Th и Sr, демонстрирующих на спайдер-диаграммах глубокие минимумы (рис. 9). Помимо них в ряду "несовместимости" наблюдаются достаточно отчетливые отрицательные аномалии Ta и Hf. В то же время для Ba, Nb и особенно P характерно обогащение по отношению к ближайшим по
Список литературы
1. Анортозиты Земли и Луны: 9 науч. работ / Под ред. М.С. Маркова, О.А. Богатикова. — М. : Наука, 1984. — 272 с.
2. Безбородько М.І. Петрогенезис і петрогенетична карта кристалічної смуги України. — К. : Вид-во АН УРСР, 1935. — 389 с.
3. Білан О.В., Митрохин О.В. Контактові взаємовідношення порід коростенського комплексу на прикладі Малинського масиву рапаківі // Вісн. Київ. ун-ту. Геологія. — 2005. — Вип. 33. — С. 23—26.
4. Бухарев В.П. Эволюция докембрийского магматиз-ма западной части Украинского щита. — Киев : Наук. думка, 1992. — 152 с.
5. Бухарев В.П., Колосовская В.А. Гибридные породы Коростенского плутона // Докл. АН УССР. — 1971. — № 5. — С. 873—876.
6. Великославинский Д.А., Биркис А.П., Богатиков О.А. и др. Анортозит-рапакивигранитная формация Восточно-Европейской платформы. — Л. : Наука, 1978. — 296 с.
7. Личак И.Л. Петрология Коростенского плутона. — Киев : Наук. думка, 1983. — 246 с.
8. Лучицкий В.И., Лебедев П.И. Петрография Украины. — М. : Изд-во АН СССР, 1934. — 324 с.
ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. 2014. 36, № 2
9. Митрохин О.В. Анортозит-рапаківігранітна формація Українського щита : Автореф. дис. … д-ра геол. наук. — К., 2011. — 36 с.
11. Соболев В.С. Петрология восточной части сложного Коростенского плутона. — Львов : Изд-во Львов. ун-та, 1947. — 140 с.
12. Тарасенко В.Е. О горных породах семейства габбро из Радомысльского и Житомирского уездов Киевской и Волынской губернии // Зап. Киев. о-ва естествоиспытателей. — 1895. — 15, вып. 1. — 347 с.
13. Тарасенко В.С. О контактном воздействии гранитов рапакиви на анортозиты Коростенского плутона // Докл. АН СССР. — 1986. — 289, № 2. — С. 466—471.
14. Шарков Е.В. Петрология расслоенных интрузий. — Л. : Наука, 1980. — 184 с.
Поступила 27.01.2014
REFERENCES
1. Markov, M.S. and Bogatikov, O.A. (eds) (1984), Anorthosites Earth and Lunar: 9 sci. works, Nauka, Moscow, 272 p.
2. Bezborodko, M.I. (1935), Petrogenezis i petrogenetichna karta krystalichnoy smugi Ukraini, Vyd-vo of AS of UKRSSR, Kiev, 389 p.
3. Bilan, E.V. and Mitrokhin, A.V. (2005), Visnyk of Kyiv University. Geology, Vol. 33, pp. 23-26.
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
03022, м. Київ, Україна, вул. Васильківська, 90 E-mail: Mitrokhin.a.v@yandex.ua
ПЕТРОЛОГІЯ "ГІБРИДНИХ ПОРІД" КОРОСТЕНСЬКОГО ПЛУТОНУ АНОРТОЗИТ-РАПАКІВІГРАНІТНОЇ ФОРМАЦІЇ УКРАЇНСЬКОГО ЩИТА
Характерною особливістю анортозит-рапаківіграніт-них комплексів Українського щита є значний розвиток анортозитів та інших габроїдів, з якими асоціюють так звані гібридні породи: монцоніти, монцонорити, монцогабро-норити, монцодіорити та сієніти. Їхній петрогенезис досі обговорюється з позицій магматичної та контактово-метасоматичної гіпотез. Дослідження, виконані авторами статті, свідчать про магматичне походження гібридних порід у результаті змішування (magma mingling) високотемпературної базитової магми з більш низькотемпературною гранітоїдною в рідкому або напіврідкому стані. Найважливішими свідченнями магматичного змішування є наступні: 1) геологічні умови залягання монцонітоїдів та порід, що асоціюють з ними, обумовлені процесами співіснування та взаємодії двох контрастних магм; 2) структурно-текстурні особливості та мінеральні асоціації гібридних порід, а також типоморфні особливості породо-утворювальних мінералів вказують на високотемпературні "магматичні" умови їх кристалізації; 3) значна мінливість мінералого-петрографічних характеристик гібридних порід, проявлена на незначних відстанях та повязана з нерівноважністю їх кристалізації; 4) мінеральний склад гібридних порід, який "успадковує" мінералогію гранітоїдів та габроїдів, що контактують; 5) геохімічні параметри гібридних порід, що віддзеркалюють хімізм двох магм, які взаємодіють.
Taras Shevchenko Kyiv National University 90, Vasylkivska Str., 03022, Kyiv, Ukraine
E-mail: Mitrokhin.a.v@yandex.ua
PETROLOGY OF "HYBRID ROCKS" RELATING TO KOROSTEN ANORTHOSITE-RAPAKIVI-GRANITE PLUTON OF THE UKRAINIAN SHIELD
The object of research was specific "hybrid rocks": monzonites, monzonorites, monzogabbro-norites, monzodio-rites and syenites that associated with gabbroids distributed in anorthosite-rapakivi-granite complexes (ARGC) of the Ukrainian Shield. In comparison with other petrographic representative of ARGC, hybrid rocks remain the least studied. Their petrogenesis is still discussed with positions of magmatic and contact-metasomatic hypotheses. The goal, data and methods of research. Authors of the article carry out researches on the area of the Volodarsk-Volynsky and Fedorivka gabbro-anorthosite massifs of Korosten pluton for the purpose of specification of a geological position, mineralogical, petrographical and geochemical features of hybrid rocks, and also clarification of their origin. The collected material was comprehensively studied with the use of optical and electron microscopy, the electron probe microanalysis, XRF and ICP-MS methods. Obtained results and conclusions. All the obtained data testify to magmatic origin of hybrid rocks as a result of mingling of high-temperature basic magma with more low-temperature acid one in liquid or semi-liquid states. It was established that hybrid rocks are confined to special type of contacts of ARGC granitoids with the marginal gabbroid intrusions relating to late phases of studied gabbro-anorthosite massifs. Such contacts are distinguished by their peculiar "interpenetrating" morphology with injections of fayalite-hedenbergite syenites (granosyenites) in the gabbroid as well as mafic magmatic enclaves trapped by granitoids. At the same time partially chilled margins are usually present in gabbroids but they are absent in granitoids. The most important evidences for magmatic mingling are: 1) geological occurrence conditions of monzonitoids and associated rocks determined by the processes of coexistence and interaction of two contrasting magmas; 2) structural-textural features and mineral associations of hybrid rocks as well as of morphology, anatomy and chemistry of rock-forming minerals, indicating high-temperature "magmatic" conditions for their crystallization; 3) considerable variability of mineralogical and petrographical characteristics of the hybrid rocks observed at small distances and agreed with nonequilibrium crystallisation; 4) mineral composition of hybrid rocks that "inherit" the mineralogy of contacting granitoids and gabbroids; 5) the geochemical features of hybrid rocks reflecting the chemistry of two interacting magmas.