Жидкостная несмесимость в щелочных магматических системах (экспериментальные исследования) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.04, доктор наук Сук Наталия Ивановна

• Сук Наталия Ивановна
• доктор наук
• 2015

Оглавление диссертации доктор наук Сук Наталия Ивановна

ВВЕДЕНИЕ

ЧАСТЬ 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ГЕОЛОГИИ, ПЕТРОХИМИИ И ГЕНЕЗИСА

РАССЛОЕННЫХ ЩЕЛОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ (НА ПРИМЕРЕ ХИБИНСКОГО

И ЛОВОЗЕРСКОГО МАССИВОВ)

ГЛАВА 1.1. Геология и петрохимия расслоенных щелочных комплексов

1.1.1. Некоторые вопросы геологии и петрохимии Хибинского щелочного

массива

1.1.2. Некоторые вопросы геологии и петрохимии Ловозерского щелочного массива

1.1.3. Составы минералов из расслоенных пород щелочных комплексов

(на примере Ловозерского и Хибинского массивов)

1.1.3.1. Содалитовые сиениты Ловозерского массива

1.1.3.2. Лопаритсодержащие породы Ловозерского массива

1.1.3.3. Эвдиалитовые луявриты Ловозерского массива

1.1.3.4. Породы Хибинского щелочного массива

ГЛАВА 1.2. Физико-химические условия образования пород расслоенных массивов

1.2.1. Условия образования расслоенных щелочных массивов (по

литературным данным)

1.2.2. Условия образования расслоенных щелочных пород по данным изучения минеральных парагенезисов (на примере Ловозерского

и Хибинского массивов)

1.2.2.1. Содалитовые сиениты Ловозерского массива

1.2.2.2. Лопаритсодержащие породы Ловозерского массива

1.2.2.3. Эвдиалитовые луявриты Ловозерского массива

1.2.2.4. Породы Хибинского массива

ГЛАВА 1.3. Проблемы генезиса расслоенных щелочных комплексов

ЧАСТЬ 2. ЖИДКОСТНАЯ НЕСМЕСИМОСТЬ КАК ВАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ ПЕТРО-

И РУДОГЕНЕЗА

ГЛАВА 2.1. Жидкостная несмесимость в природных магматических комплексах

(по литературным данным)

ГЛАВА 2.2. Обзор экспериментальных работ по изучению жидкостной несмесимости в расплавах

ЧАСТЬ 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖИДКОСТНОЙ

ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ В ЩЕЛОЧНЫХ РАСПЛАВАХ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕЖДУ РАССЛОЕННЫМИ ФАЗАМИ . . . 93 ГЛАВА 3.1. Явления жидкостной несмесимости в силикатно-фосфатных системах в

связи с образованием апатитовых месторождений Хибинского типа

3.1.1. Экспериментальное исследование жидкостной несмесимости фосфорсодержащих щелочных расплавов

3.1.2. Генезис апатитовых руд в свете полученных экспериментальных данных . . . 109 ГЛАВА 3.2. Экспериментальное исследование распределения некоторых редких элементов в силикатно-фосфатных системах

3.2.1. Экспериментальное исследование распределения REE (La, Ce), Ti, Zr, W, Sn, Nb, Ta между силикатной и фосфатной несмешивающимися фазами

3.2.1.1. Распределение вольфрама и олова

3.2.1.2. Распределение титана

3.2.1.3. Распределение редкоземельных элементов

3.2.1.4. Распределение циркония

3.2.1.5. Распределение ниобия и тантала

3.2.2. Экспериментальное исследование межфазового распределения REE (La, Ce),

Sr, Ti, Cs в боросиликатных и алюмофосфатных системах

3.2.2.1. Межфазовое распределение элементов в боросиликатных системах

3.2.2.2. Межфазовое распределение элементов в алюмофосфатных системах

ГЛАВА 3.3. Жидкостная несмесимость в силикатно-хлоридных системах и распределение некоторых редких металлов между расслоенными фазами

3.3.1. Экспериментальное исследование распределения W, Ti, Zr REE (La, Ce), Nb,

Ta между силикатной и хлоридной несмешивающимися фазами

3.3.1.1. Распределение вольфрама

3.3.1.2. Распределение титана

3.3.1.3. Распределение циркония

3.3.1.4. Распределение редкоземельных элементов

3.3.1.5. Распределение ниобия и тантала

3.3.2. Приложение экспериментальных данных к природным объектам

3.3.3. Растворимость хлора в щелочных расплавах по экспериментальным

данным

ГЛАВА 3.4. Силикатно-карбонатная жидкостная несмесимость и распределение

некоторых редких металлов между расслоенными фазами (в связи с проблемой генезиса карбонатитов)

3.4.1. Некоторые особенности карбонатитов и данные исследования расплавных включений в минералах (по литературным данным)

3.4.2. Обзор экспериментальных исследований силикатно-карбонатной несмесимости

3.4.3. Экспериментальное исследование силикатно-карбонатных систем

3.4.4. Обобщение и приложение полученных экспериментальных результатов

к природным процессам

ГЛАВА 3.5. Экспериментальное изучение концентрации REE, Ba и Sr в щелочных силикатных системах в присутствии низкоконцентрированного водно-солевого флюида

3.5.1. Система силикатный расплав - водно-карбонатный флюид

3.5.2. Система силикатный расплав - водно-фторидный флюид

3.5.3. Система силикатный расплав - водно-сульфатный флюид

ГЛАВА 3.6. Экспериментальное исследование щелочных магматических алюмосиликатных систем в связи с генезисом редкоземельно-ниобиевых лопаритовых месторождений

3.6.1. Экспериментальное исследование щелочных магматических алюмосиликатных систем, содержащих Ti, Nb, Sr, REE

3.6.2. Экспериментальное исследование щелочных магматических алюмосиликатных систем, содержащих Ti, Nb, REE и Zr

3.6.3. Жидкостная несмесимость в простых силикатных системах и механизм ее

возникновения

ГЛАВА 3.7. Экспериментальное исследование кристаллизации лопаритов

в сложных флюидно-магматических системах

3.7.1. Составы природных лопаритов из пород Ловозерского массива

3.7.2. Экспериментальное исследование образования лопарита

3.7.3. Сравнение экспериментальных результатов с природными данными

ГЛАВА 3.8. Обобщение экспериментальных результатов в связи с проблемой рудообразования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Жидкостная несмесимость в щелочных магматических системах (экспериментальные исследования)»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Изучение процессов магматической дифференциации расслоенных интрузивных комплексов не теряет своей актуальности, поскольку с ними связаны различные типы месторождений полезных ископаемых. Расплавы различного состава характеризуются различной способностью к экстракции рудогенных компонентов. Так, бедные кремнеземом (щелочные - уртитовые и др.) горизонты в расслоенных нефелин-сиенитовых интрузивах являются наиболее продуктивными в отношении ряда полезных ископаемых (например, в отношении апатита в Хибинском щелочном массиве и в отношении лопаритовых (титано-ниобиевых) руд в Ловозерском щелочном массиве). Расслоенные интрузивные комплексы представляют собой сложные гетерогенные флюидно-магматических системы, представленные как алюмосиликатным расплавом, так и флюидной фазой. При магматических параметрах флюид в этих системах может быть гетерогенным с образованием двух (или более) некристаллических фаз (Равич, 1974; Валяшко, 1990). Именно такие системы характерны для расслоенных щелочных интрузивов. Особенности фазовых отношений в таких системах позволяют считать их оптимальной средой для процессов концентрирования, транспортировки и отложения рудных компонентов при смене ТРХ-параметров минералогенеза. Экспериментальные исследования жидкостной несмесимости, возникающей в силикатно-солевых расплавах, способствуют выяснению общих закономерностей магматической дифференциации, в результате которой могут формироваться расслоенные интрузивные комплексы и связанные с ними руды (Маракушев, 1979; Делицына, Делицын, 1991, Делицын, 2010 и др.). Существуют также флюидно-магматические системы, в которых высококонцентрированный солевой расплав, отделяясь от алюмосиликатного расплава, может непосредственно образовывать собственные несиликатные породы - например, карбонатиты (Köster van Groos and Wyllie, 1966, 1968, 1973; Cooper et al, 1975; Le Bas, 1981; Hamilton et.al., 1979; Freeston and Hamilton, 1980 и др.) или апатитовые руды (Маракушев, 1979; Мелентьев, 1972; Делицына и др., 1988 и др.). Все это свидетельствует о том, что изучение механизма формирования расслоенных интрузивных комплексов и связанных с ними месторождений занимает существенное место в исследовании способов концентрации рудного вещества в магматических процессах и имеет не только теоретическое, но и прикладное значение, определяя рациональное направление поисковых и разведочных работ.

Цель работы состоит в экспериментальном моделировании наблюдаемого в природе расслаивания щелочных интрузивов, определяющего их минерагеническую специализацию. В связи с этим была поставлена задача экспериментального исследования ряда флюидно-магматических систем, для которых характерно возникновение жидкостной несмесимости, и

распределения характерных рудных элементов между отделяющимися фазами. Исследовались: силикатно-фосфатные системы в связи с проблемой генезиса апатитовых месторождений Хибинского типа; силикатно-карбонатные системы в связи с проблемой генезиса карбонатитов и связанных с ними месторождений редких земель, бария и стронция; щелочные флюидные алюмосиликатные системы, содержащие Ti, REE (La, Ce), Y, Sr и Nb, в связи с образованием богатых редкоземельно-ниобиевых (лопаритовых) руд; силикатно-хлоридные системы в связи с проблемой миграции рудогенных металлов из магматических очагов; щелочные флюидно-магматические силикатные системы в присутствии низкоконцентрированного водно-солевого флюида различного состава в связи с исследованием эффективности концентрирования и транспортировки таких рудных элементов, как REE, Sr и Ba. Одной из задач явилось экспериментальное исследование влияния состава флюида на кристаллизацию лопарита в сложных силикатно-солевых системах, содержащих карбонат, хлорид, фторид или сульфат натрия.

Научная новизна. Впервые во флюидных алюмосиликатных системах, содержащих Ti, REE, Sr и Nb, получена титанатно-силикатная жидкостная несмесимость, которая может иметь определяющее значение для образования богатых редкоземельно-ниобиевых (лопаритовых) месторождений на магматическом этапе. В присутствии водного флюида экспериментально воспроизведены процессы жидкостной несмесимости, моделирующие обособление апатит-уртитового горизонта в нефелин-сиенитовом Хибинском массиве, определившие его рудогенерирующую специализацию. В расслаивающихся силикатно-солевых системах выявлена избирательная концентрация ряда рудных элементов фосфатными и хлоридными расплавами. Установлено, что коэффициенты разделения REE между несмешивающимися силикатной и карбонатной фазами зависят от исходного состава магматического расплава и коррелируют с составом сосуществующего силикатного расплава. Полученные экспериментальные результаты позволяют сделать вывод о возможности формирования карбонатитовых месторождений редких земель исключительно в связи со щелочным (агпаитовым) магматизмом. Выявлено влияние состава флюида на кристаллизацию лопарита в сложных силикатно-солевых системах. Экспериментальные результаты свидетельствуют о существенной роли жидкостной несмесимости в процессе магматической дифференциации, в результате которой могут формироваться месторождения и рудопроявления различных типов.

Систематически изучен минеральный состав расслоенных пород Ловозерского и частично Хибинского массивов с оценкой температурного режима минералогенеза.

Практическая значимость работы. Полученное в диссертации экспериментальное подтверждение возможности формирования расслоенных комплексов и связанных с ними

руд в результате жидкостной несмесимости определяет минералого-петрологические критерии поисковых и разведочных работ. В частности, было показано, что уртиты, обособляющиеся в нефелин-сиенитовых массивах, являются материнскими по отношению к апатитовым рудам, которые отличаются флюидным характером, определяющим приуроченность апатитовых залежей к верхним частям уртитовых горизонтов. Также, подтверждена возможность формирования карбонатитовых месторождений редких земель исключительно в связи со щелочным (агпаитовым) магматизмом; показано, что накопление REE в карбонатной фазе (карбонатитах) коррелирует с составом сосуществующего силикатного расплава (т.е. силикатных пород, сосуществующих с карбонатитами). Кроме того, получена титанатно-силикатная жидкостная несмесимость, по всей видимости, определяющая образование магматических богатых редкоземельно-ниобиевых (лопаритовых) руд.

Выявленные закономерности избирательной концентрации элементов расплавами различного состава в расслаивающихся силикатно-солевых системах могут использоваться при разработке способов обогащения и извлечения некоторых рудных элементов из соответствующих пород и некондиционных руд, а также при разработке методов переработки боросиликатных и алюмофосфатных стекол, используемых в качестве матриц для иммобилизации радиоактивных отходов.

Проведенное изучение расслоенных пород на примере Ловозерского и Хибинского массивов вносит вклад в исследование условий образования расслоенных нефелин-сиенитовых комплексов, полученные данные могут использоваться при построении модели их формирования.

Защищаемые положения.

1. Экспериментально при Т=1250оС и Р=2 кбар в присутствии водного флюида воспроизведены процессы жидкостной несмесимости, моделирующие обособление апатит-уртитового горизонта в нефелин-сиенитовом Хибинском массиве, определившие его рудогенерирующую специализацию. Апатитовый расплав отличается повышенным содержанием флюидных компонентов, что способствует его всплыванию по мере отделения от силикатного расплава и образованию апатитовых залежей в верхних частях уртитового горизонта.

2. Впервые в алюмосиликатных системах, содержащих Ti, REE (La, Ce), Y, Sr и Nb, при Т=1200 и 1250оС, Р=2 кбар под давлением водного или щелочного флюида получена титанатно-силикатная жидкостная несмесимость расплавов, в результате которой от алюмосиликатного расплава отделяется расплав, близкий к составу лопаритов, что может иметь определяющее значение для образования редкоземельно-ниобиевых (лопаритовых)

месторождений на магматическом этапе.

3. Экспериментально при 900-1250оС и Р=2 кбар разработана модель формирования карбонатитовых месторождений редких земель, связанных со щелочным (агпаитовым) магматизмом. Показано, что накопление REE в карбонатной фазе (карбонатитах) коррелирует с составом сосуществующего силикатного расплава. Показано увеличение KREE

REE REE

(К=С карб./С сил.) при добавлении в систему P и F. Получено щелочно-известковое расщепление карбонатных расплавов, которое способствует концентрированию REE в остаточном карбонатитовом расплаве.

4. Экспериментально показано, что низкоконцентрированные водно-солевые флюиды карбонатного, сульфатного и фторидного составов не могут быть эффективными концентраторами REE, Sr и Ba. В связи с этим важную рудогенерирующую роль приобретают плотные солевые фазы, возникающие при развитии жидкостной несмесимости флюидно-магматических систем, которая является универсальным и эффективным в геохимическом и металлогеническом аспектах механизмом избирательной экстракции элементов. Выявлена высокая эффективность фосфатной экстракции в отношении REE, Sr, Ti, Nb, Ta, W, Sn; хлоридной экстракции - в отношении W; сульфатной и карбонатной экстракции - в отношении Sr и Ba.

5. Экспериментально в сложных силикатно-солевых системах при Т=400-1200оС и давлении 1-2 кбар показана возможность кристаллизации лопарита в широком диапазоне температур. Выявлена зависимость его состава от физико-химических условий образования (от состава флюида). В присутствии фторсодержащего флюида наблюдается увеличение содержания ниобия в составе лопарита. Одним из факторов, определяющих составы и зональность природных лопаритов, является влияние состава флюида на их кристаллизацию из расплава.

Публикации и апробация работы. Основные положения работы опубликованы в 20 статьях в журналах по списку ВАК, в 18 статьях в российских и международных научных сборниках, в 25 статьях и сообщениях в других журналах, в том числе электронных, в 62 тезисах, представленных на Всероссийских и Международных конференциях (всего 125 научных работ). Основные результаты были доложены на Международном Симпозиуме, посвященном 100-летию со дня рождения акад.А.Г. Бетехтина "Основные проблемы в учении о магматогенных рудных месторождениях" (Москва, 1997 г.), Международной конференции «Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород» (Санкт-Петербург, 1998), Международной конференции "Genetic significance of phosphorus in fractionated granites" (Чехия, 1998), Международном Симпозиуме «Физико-химические проблемы эндогенных геологических процессов», посвящ. 100-летию акад. Д. С.

Коржинского (Москва, 1999), Всероссийском семинаре «Геохимия магматических пород» и школы «Щелочной магматизм Земли» (Москва, 2002, Апатиты, 2003, Донецк, 2007, Санкт-Петербург, 2008), III международном семинаре «Плюмы и проблема глубинных источников щелочного магматизма» (Иркутск-Хабаровск, 2003), Ежегодном семинаре по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (ЕСЭМПГ) (Москва, 2002-2014), Российском совещании по экспериментальной минералогии (Черноголовка, 1995, 2001, Сыктывкар 2005, Черноголовка, 2010), Международном (X всероссийском) петрографическом совещании «Петрография XXI века» (Апатиты, 2005), V Всероссийском совещании «Минералогия Урала - 2007» (Миасс, 2007), Конференции, посвященной 110-летию со дня рождения академика Д. С. Коржинского «Физико-химические факторы петро- и рудогенеза: новые рубежи» (Москва, 2009), Международном симпозиуме «Минеральное разнообразие: исследование и сохранение» (София, 2007, 2009, 2011, 2013), Российской конференции «Фундаментальные аспекты безопасного захоронения РАО в геологических формациях» (Москва, 2013), Минералогическом семинаре с международным участием «Проблемы и перспективы современной минералогии» (Юшкинские чтения - 2014) (Сыктывкар, 2014), Международном симпозиуме по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (Цюрих, Швейцария, 2002, Франкфурт-на-Майне, Германия, 2004, Инсбрук, Австрия, 2008, Тулуза, Франция, 2010, Киль, Германия, 2012), XX Europian Current Research on Fluid Inclusions (ECR0FI-2009) (Испания, 2009).

Фактический материал и методы исследования. В основу работы положен фактический материал, полученный в результате экспериментальных исследований, выполненных в лаборатории термодинамики минералов Института экспериментальной минералогии РАН в 1990-2014 г. г. в рамках более общих проблем «Термодинамика рудной концентрации в магматических системах», «Физико-химические процессы формирования минералов, горных пород и руд в коре и мантии Земли», «Экспериментальное изучение процессов концентрирования, форм переноса и отложения рудных компонентов», «Моделирование процессов рудообразования и формирования рудных месторождений». Кроме того, использован полевой геологический материал, полученный в ходе экспедиционных работ с участием автора в районе Ловозерского и Хибинского щелочных массивов за период с 2000 по 2010 г.г.

Эксперименты проводились на установке высокого газового давления и на гидротермальной установке высокого давления с внешним нагревом и холодным затвором.

Исследование состава экспериментальных и природных образцов проводилось микрозондовым методом на рентгеновском микроанализаторе Camebax (Франция) с энергодисперсионной приставкой Link AN10000 (Англия, Оксфорд), на цифровом

электронном сканирующем микроскопе Tescan Vega TS5130MM (Чехия), оснащенном YAG детекторами вторичных и отраженных электронов и энергодисперсионным рентгеновским микроанализатором с полупроводниковым Si(Li) детектором Link INCA Energy (А нглия, Оксфорд), на сканирующем электронном микроскопе Tescan Vega II XMU (Чехия), оснащенном энергодисперсионным (INCAx-sight) и кристалл-дифракционным (INCA wave) рентгеновскими спектрометрами (Англия, Оксфорд). Водно-солевой флюид анализировался атомно-абсорбционным, эмиссионным методом (ИЭМ РАН) и методом ICP-MS (ИПТМ РАН, ИГЕМ РАН и АСИЦ ВИМС).

Проведено более 1000 экспериментов, изучено более 50 природных образцов щелочных пород. Всего выполнено около 25000 микрозондовых анализов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из трех частей, содержащих тринадцать глав, введения, заключения и приложения. Общий объем составляет 348 страниц, включая 109 рисунков, 49 таблиц, приложение, содержащее 22 таблицы, и список литературы из 462 наименований.

Благодарности. Автор выражает глубочайшую благодарность своему учителю на

протяжении долгих лет академику |А.А.Маракушеву| за постоянное внимание, всестороннюю поддержку и полезные советы.

Искреннюю признательность хочется выразить доктору геол.-мин. наук А.Р.Котельникову за многолетнее плодотворное сотрудничество, а также за конструктивное обсуждение работы. Автор благодарит докт. геол.-мин. наук Н.И.Безмена и докт. геол.-мин. наук В.Ю.Чевычелова за обсуждение работы и критические замечания.

Большую помощь оказали А.А.Вирюс, К.В.Ван, В.С.Воронов, А.Н.Некрасов, Г.А.Мищенчук, О.В.Волегова в проведении высококачественных микрозондовых анализов, а также К.В.Мартынов, Г.М.Ахмеджанова, З.А.Котельникова (ИГЕМ РАН) и В.К.Карандашев (ИПТМ РАН) в организации и проведении ряда анализов атомно-абсорбционным, эмиссионным методом и методом ГСР-МБ. Неоценимая помощь в техническом проведении экспериментов была оказана В.И.Чекалиной, М.В.Смирновым, В.К.Широковым,

М.В.Фокеевым, |В.П.Щербаковым|, |В.А.Гнединым|, Н.И.Кузнецовым, А.А.Терехиным. Автор благодарен сотрудникам лаборатории термодинамики минералов за поддержку и содействие в работе.

Работа выполнялась при финансовой поддержке РФФИ (гранты 97-05-64158, 01-0564839, 07-05-00217), Научных школ (НШ-5367.2008.5, НШ-3634.2010.5).

ЧАСТЬ 1.

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ГЕОЛОГИИ, ПЕТРОХИМИИ И ГЕНЕЗИСА РАССЛОЕННЫХ ЩЕЛОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ (НА ПРИМЕРЕ ХИБИНСКОГО И ЛОВОЗЕРСКОГО МАССИВОВ)

ГЛАВА 1.1

Геология и петрохимия расслоенных щелочных комплексов

Расслоенные массивы представляют собой дифференцированные интрузивные комплексы, с которыми связано образование многих крупнейших месторождений полезных ископаемых. Рассмотрение этих массивов в отношении их рудоносности позволяет сделать вывод о том, что бедные кремнеземом (щелочные - уртитовые и др.) горизонты являются в них наиболее продуктивными в отношении различных типов полезных ископаемых. Поэтому особое значение имеют щелочно-ультрамафитовые, щелочно-мафитовые и щелочные (агпаитовые) магматиты натриевой и калиево-натриевой петрохимических линий (Файзуллин, 1987). Выделяют следующие ассоциации этих пород (Кононова, 1976): 1) ассоциация ультраосновных и щелочных пород; 2) ассоциация основных и щелочных пород; 3) ассоциация агпаитовых нефелиновых сиенитов, ийолитов, уртитов, ювитов; 4) ассоциация фойяитовых нефелиновых сиенитов, ийолитов, уртитов, ювитов.

Перечисленные ассоциации представлены первичнорасслоенными массивами, большинство из которых имеет зонально-кольцевое строение и включает дифференцированный комплекс якупирангит-уртитовой серии щелочных пород в сочетании с ультраосновными, основными породами и нефелиновыми сиенитами.

Представителями этих массивов являются Хибинский, Ловозерский щелочные массивы, массивы Гремяха-Вырмес, Ковдорский, Африканда, Харлинский, Баянкольский, Илимауссакский и другие.

Хибинский и Ловозерский щелочные массивы являются крупнейшими в мире расслоенными интрузивами нефелиновых сиенитов и обладают уникальными запасами полезных ископаемых. С Хибинским массивом связано крупнейшее в мировом масштабе месторождение апатитовых руд, приуроченных к верхней части уртитового горизонта. В ритмично-расслоенном Ловозерском интрузиве оруденение представлено лопаритом и приурочено к горизонтам наиболее дифференцированных пород (малиньит-уртитов, луяврит-ювитов и др.). В связи с этим не угасает интерес исследователей к изучению проблемы их генезиса и механизма концентрации руд, пространственно и генетически

связанных со щелочными породами (ийолит-уртитами, уртитами, малиньитами, луявритами).

1.1.1. Некоторые вопросы геологии и петрохимии Хибинского щелочного массива

Хибинский щелочной массив располагается в центральной части Кольского полуострова и приурочен к глубинному разлому северо-восточного простирания. Массив представляет собой интрузивное тело концентрически-зонального строения и на современном эрозионном срезе имеет форму эллипса с длиной широтной оси 45 км и меридиональной - 35 км. Площадь массива 1327 кв. км (Галахов, 1975).

По изотопным данным (Комлев, Герлинг, 1940; Полканов, Герлинг, 1961; Комлев и др., 1961) Хибинский массив имеет возраст 290+10 млн. лет, т.е. относится к платформенным интрузиям герцинского времени (Полканов, У Ли-жень, 1961). Более поздние изотопные исследования (Зайцев и др., 1997; Кгашш й а1., 1993; Кгашш, Ко§агко, 1994; Арзамасцев и др., 1998; Арзамасцев, Беляцкий, 1999) фиксируют возраст завершения магматической активности в Хибинском массиве, как 363.4±5 млн. лет (по 40Аг/39Аг методу) и 362±11млн. лет (по ЯЬ-Бг изохронному методу). Это согласуется с полученными датировками ловозерского комплекса в 362±1 млн. лет (Арзамасцев и др., 1998) и фиксирует время завершения магматической активности в Хибинском и Ловозерском массивах.

Геофизическими исследованиями установлено, что Хибинский массив имеет форму лополита (Шаблинский, 1963). По этим данным северный контакт массива до глубины 6-8 км имеет крутое падение (70-80°), западный и южный контакты - до глубины 2-3 км, а затем выполаживаются до 40-50о. На глубине 6-8 км контакты массива имеют субгоризонтальное залегание.

На значительном протяжении массив контактирует с архейскими образованиями, представленными биотит-плагиоклазовыми, гранат-биотитовыми, силлиманит-биотит-кордиеритовыми и амфиболовыми гнейсами, а также мигматизированными олигоклазовыми гранитами, диоритами и гнейсо-диоритами. Субмеридиональные структуры гнейсов почти под прямым углом срезаются плоскостью внешнего контакта Хибинской интрузии. С юга и запада массив окружен протерозойскими вулканогенно-осадочными породами свиты имандра-варзуга, сложенной базальтами, местами переслаивающимися с кварцитами и туфогенными сланцами и прорываемыми пластовыми интрузиями метадиабазов, метагаббро-диабазов, серпентинитов, кварцевых габбро-диабазов и связанных с ними гранофиров. Контакт между архейским комплексом и протерозойской свитой имандра-варзуга в районе массива тектонический.

Вмещающие породы около Хибинского щелочного массива изменены, хотя масштабы изменения при уникальных размерах интрузии проявились в небольшой степени, гнейсы сиенитизированы и превращены в зону фенитов мощностью 5-10 м, породы свиты имандра-варзуга подвержены ороговикованию.

Хибинский щелочной массив представляет собой стратифицировано-расслоенный лополит, в котором линзы и слои пород различного состава приурочены к определенным частям разреза. Расслоенность в различной степени проявляется почти по всему разрезу массива и выражается не только в чередовании полос, но и в ориентированном расположении минералов (трахитоидность). Трахитоидность и слоистость пород взаимно параллельны и по геофизическим данным выполаживаются к центру массива (рис. 1.1.1), сохраняя субпараллельное простирание по всему изученному разрезу (до глубины 9-10 км).

В целом Хибинский щелочной плутон имеет грубую расслоенность (Галахов, 1975), выделяемые слои имеют большую мощность, кроме ийолит-уртитовой и апатит-нефелиновой части, и только с глубиной расслоенность становится более четкой, а мощности слоев уменьшаются. Дифференциация, вызвавшая расслоение, происходила в направлении обогащения пород то полевым шпатом, то нефелином, вплоть до бесполевошпатовых, образования то лейкократовых, то меланократовых разностей, а также пород, обогащенных то сфеном, то титаномагнетитом, то апатитом.

Отмечаются две взаимосвязанные тенденции дифференциации магматического расплава в Хибинском массиве: нефелин - полевой шпат (с образованием пород, все более обедненных полевым шпатом) и нефелин - темноцветные минералы (пироксен, лепидомелан, сфен, апатит), которая получает наибольшее развитие при бесполевошпатовых составах (Галахов, 1975).

Например, в четко расслоенной части трахитоидных хибинитов наблюдаются как трехчленные пачки, состоящие из лейкократовых, мезократовых и меланократовых разностей, так и двучленные, сложенные меланократовыми и мезократовыми или лейкократовыми слоями. При этом в верхних частях пачек располагаются более лейкократовые породы, чем в нижних. Например, в пачке трахитоидных хибинитов с глубиной количество полевого шпата уменьшается, а количество темноцветных минералов (эгирина, эгирин-авгита) растет. Следует отметить также, что основная масса более легких пород находится в верхних частях пачек, а более плотных, тяжелых - в нижних. Например, в пределах трахитоидных хибинитов плотность возрастает сверху вниз от 2.673 до 3. 61 г/см3 (Галахов, 1975).

По геологическим данным (Елисеев и др., 1939; Каменев, Минеев, 1972; Галахов, 1975) схему расчленения пород массива в общем можно представить следующим образом

Рис. 1.1.1. Схема строения Хибинского щелочного массива (Галахов, 1975). 1, 2 - вмещающие породы: 1 - гранито-гнейсы, 2 - вулканогенно-осадочные породы; 3 -нефелиновые сиениты (а - верхний слой - фойяиты и лявочорриты, б - промежуточный слой - трахитоидные хибиниты, в - нижний слой - массивные хибиниты); 4 - уртиты, ийолиты, мельтейгиьы и апатит-сфеновые руды нижнего слоя; 5 - уртиты, ийолиты, рисчорриты верхнего слоя с апатитовыми рудами; 6 - элементы залегания магматической расслоенности.

(сверху вниз): фойяиты, лявочорриты, рисчорриты, ийолит-уртиты и апатит-нефелиновые породы и руды, трахитоидные хибиниты, щелочные и нефелиновые сиениты и хибиниты (рис. 1.1.1).

Породы, слагающие Хибинский массив, изучены и подробно описаны многими исследователями (Елисеев и др., 1939; Зак, 1963; Каменев и др., 1972; Зак и др., 1972; Галахов, 1975). Ниже приводится краткая характеристика главных типов пород массива.

Верхняя пачка пород мощностью около 5 км сложена амфибол- и пироксенсодержащими разновидностями нефелиновых сиенитов (фойятами). Фойяиты расслоены на крупные слои и линзы, которые в ряде случаев еще более тонко расслоены с образованием чередующихся более светлых и более темных полос различной мощности, обогащенных лейкократовыми или темноцветными минералами соответственно. В основном они сложены калиевым полевым шпатом, альбитом (50-80%), нефелином (10-30%) и цветными минералами (5-15%), среди которых преобладают амфибол (арфведсонит, гастингсит) и пироксен (эгирин-авгит), иногда лепидомелан. Типоморфным минералом является сфен, в небольших количествах присутствуют энигматит, ильменит, апатит, астрофиллит, лампрофиллит, эвдиалит и канкренит. Амфибол часто развивается по пироксену, а альбит замещает К-Ыа полевой шпат. Различие минерального состава нефелиновых сиенитов позволяет выделить среди них ряд разновидностей: амфиболовые, амфибол-эгириновые, пироксеновые, энигматит-амфиболовые фойяиты и др. По разрезу эти породы распределены неравномерно.

В верхних частях развиты пироксеновые нефелиновые сиениты, которые книзу сменяются амфибол-пироксеновыми, затем еще ниже по разрезу - амфиболовыми и, наконец, амфибол-энигматитовыми нефелиновыми сиенитами, получившими название лявочорритов. Среди них описаны неправильные тела пегматоидного строения, состоящие из крупных (до 3-5 см и более) кристаллов-блоков полевого шпата, нефелина, эгирина, арфведсонита и содержащие повышенные количества эвдиалита и лампрофиллита.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Сук Наталия Ивановна, 2015 год

и - - - - -

Р - - - - -

Б - - - - -

С1 - - 1.821 - -

8 - - 0.129 - -

Примечание. Коэффициенты кристаллохимических формул апатитов рассчитаны на 8 катионов, сфена - на 5 атомов О, лоренценита - на 9 атомов О, содалита - на (Б1 + А1 = 12), ильменита - на 2 катиона. Анализы нормированы на сумму 100%.

Приложение 1.1.12. Химические составы пироксенов и щелочных амфиболов из эвдиалитовых луявритов Ловозерского массива.

Компоненты, мас.% 202-5 202-13 202-17 202-32

Срх1 Срх2 АшрЬ Срх1 Срх2 АшрЬ Срх1 Срх2 АшрЬ Срх1 Срх2 Срх3 АшрЬ

(п=4) (п=2) (п=3) (п=3) (п=3) (п=1) (п=4) (п=2) (п=3) (п=2) (п=1) (п=1) (п=3)

81О2 52.52 53.02 53.14 52.63 53.03 54.19 52.40 52.84 53.55 52.17 52.64 52.77 54.84

Т1О2 2.91 3.83 1.58 3.15 3.04 1.42 3.13 2.57 1.68 2.95 2.90 2.79 1.03

А12О3 0.62 0.84 0.92 0.69 0.84 0.77 0.69 0.76 0.99 0.72 0.81 0.76 0.72

М§О 1.82 1.70 10.75 1.92 1.58 11.26 2.27 2.05 11.30 2.79 2.57 1.90 13.46

БеО 25.85 25.74 18.19 25.19 26.57 16.92 24.84 25.91 17.03 23.81 24.37 25.37 14.10

^О 12.07 12.56 9.42 12.44 12.47 9.39 11.58 11.72 9.00 11.08 11.36 12.02 9.35

К2О - - 1.65 - - 1.56 - - 1.58 - - - 1.50

СаО 2.60 1.92 0.97 2.78 2.08 0.86 3.84 3.66 1.47 5.04 4.67 2.84 1.50

МпО 0.44 0.39 1.38 0.40 0.39 1.63 0.44 0.49 1.45 0.60 0.68 0.40 1.50

2гО2 1.17 - - 0.80 - - 0.81 - - 0.86 - 1.15 -

Б - - 1.34 - - 2.72 - - 1.72 - - - 1.51

Коэффициенты кристаллохимических формул

81, ф.ед. 1.965 1.969 7.867 1.957 1.971 7.962 1.957 1.967 7.884 1.948 1.957 1.972 7.958

Т1 0.082 0.107 0.176 0.088 0.085 0.157 0.088 0.072 0.186 0.083 0.081 0.078 0.112

А1 0.027 0.037 0.161 0.030 0.037 0.133 0.030 0.033 0.172 0.032 0.035 0.033 0.123

Мв 0.102 0.094 2.372 0.106 0.088 2.466 0.126 0.114 2.480 0.155 0.142 0.106 2.912

Бе 0.809 0.799 2.252 0.783 0.826 2.079 0.776 0.807 2.097 0.743 0.758 0.793 1.711

Ка 0.876 0.904 2.703 0.897 0.899 2.675 0.839 0.846 2.569 0.802 0.819 0.871 2.630

К - - 0.312 - - 0.292 - - 0.297 - - - 0.278

Са 0.104 0.076 0.154 0.111 0.083 0.135 0.154 0.146 0.232 0.202 0.186 0.114 0.233

Мп 0.014 0.012 0.173 0.013 0.012 0.203 0.014 0.015 0.181 0019 0.021 0.013 0.184

2г 0.021 - - 0.015 - - 0.015 - - 0.016 - 0.021 -

Б - - 0.627 - - 1.264 - - 0.801 - - 0.693

0.110 0.104 0.495 0.118 0.095 0.519 0.138 0.122 0.521 0.169 0.155 0.116 0.606

Компоненты, мас.% 185-1 185-11 185-14 185-16

Срх1 Срх2 Срх3 Срх1 Срх2 АшрЬ Срх1 Срх2 Срх3 АшрЬ Срх1 Срх2 Срх3 АшрЬ

(п=2) (п=4) (п=1) (п=2) (п=3) (п=5) (п=3) (п=2) (п=2) (п=3) (п=3) (п=6) (п=2) (п=3)

8102 52.25 53.35 52.72 52.67 52.88 52.93 52.55 53.48 53.10 52.61 52.53 52.87 53.38 52.62

Т102 3.16 2.64 1.89 2.27 2.42 1.50 2.66 2.40 3.14 1.82 2.52 2.87 2.67 1.43

АЬОз 1.02 1.14 0.98 1.03 1.11 1.48 0.66 0.73 0.73 1.30 1.03 1.06 1.07 1.48

М§0 1.37 0.91 1.28 1.93 1.55 11.26 1.71 2.06 1.27 10.81 2.22 2.39 1.65 10.82

БеО 25.58 25.39 27.62 25.77 26.38 17.43 25.59 25.49 26.48 17.92 23.97 23.77 25.26 17.73

^0 13.46 14.26 13.07 11.82 12.77 8.88 12.53 11.50 13.00 8.93 11.94 12.23 12.83 9.37

К2О - - - - - 1.57 - - - 1.59 - - - 1.57

СаО 1.78 0.79 2.11 3.06 2.49 1.42 2.75 3.84 1.83 1.52 4.14 4.28 2.69 1.42

МпО 0.40 0.52 0.33 0.43 0.42 1.53 0.39 0.50 0.45 1.50 0.47 0.53 0.45 1.56

2г02 1.08 - - 1.02 - - 1.16 - - - 1.19 - - -

Б - - - - - 0.81 - - - 0.91 - - - 1.70

Коэффициенты кристаллохимических формул

81, ф.ед. 1.932 1.972 1.949 1.968 1.956 7.779 1.957 1.992 1.968 7.782 1.954 1.950 1.970 7.798

Т1 0.088 0.073 0.053 0.064 0.067 0.166 0.074 0.067 0.088 0.202 0.070 0.080 0.074 0.159

А1 0.044 0.050 0.043 0.045 0.048 0.256 0.029 0.032 0.032 0.227 0.045 0.046 0.047 0.258

Мв 0.076 0.050 0.071 0.107 0.056 2.467 0.095 0.114 0.070 2.384 0.123 0.131 0.091 2.391

Бе 0.791 0.785 0.854 0.805 0.816 2.142 0.797 0.794 0.821 2.217 0.745 0.733 0.780 2.197

Ка 0.965 1.022 0.937 0.856 0.916 2.530 0.905 0.831 0.934 2.561 0.861 0.874 0.918 2.692

К - - - - - 0.294 - - - 0.300 - - - 0.297

Са 0.071 0.031 0.084 0.122 0.099 0.224 0.110 0.153 0.073 0.241 0.165 0.169 0.106 0.225

Мп 0.013 0.016 0.010 0.014 0.013 0.190 0.012 0.016 0.014 0.188 0.015 0.017 0.014 0.196

2г 0.019 - - 0.019 - - 0.021 - - - 0.022 - - -

Б - - - - - 0.376 - - - 0.426 - - - 0.797

0.086 0.059 0.075 0.116 0.093 0.514 0.105 0.124 0.078 0.498 0.139 0.149 0.103 0.500

Компоненты, мас.% 185-22 185-24

Срх1 Срх2 Срх3 Срх1 Срх2 Срх3

(п=3) (п=4) (п=5) (п=3) (п=6) (п=2)

8102 54.25 54.64 54.45 55.00 53.73 54.21

ТЮ2 3.08 2.60 2.52 3.25 2.31 0.29

Л12О3 1.03 0.95 1.08 0.80 1.41 1.45

М§0 2.25 1.72 1.35 1.02 0.67 -

БеО 23.47 25.08 26.20 25.85 27.60 30.24

№20 11.65 12.50 12.33 12.74 13.51 13.81

К2О - - - - - -

СаО 3.73 2.39 2.07 0.76 0.52 -

МпО 0.54 0.12 - 0.58 0.25 -

2г02 - - - - - -

Б - - - - - -

Коэффициенты кристаллохимических формул

81, ф.ед. 2.013 2.021 2.023 2.046 1.987 2.004

Т1 0.086 0.072 0.070 0.091 0.064 0.008

А1 0.045 0.041 0.047 0.035 0.061 0.063

Мв 0.124 0.095 0.075 0.057 0.037 -

Бе 0.728 0.776 0.814 0.804 0.853 0.935

Ка 0.838 0.896 0.888 0.919 0.969 0.990

К - - - - - -

Са 0.148 0.095 0.082 0.030 0.021 -

Мп 0.017 0.004 - 0.018 0.008 -

2г - - - - - -

Б - - - - - -

Хмв 0.143 0.108 0.084 0.064 0.041 -

Примечание. Породы образцов: скв. 185: 185-1 (56.5 м), 185-11 (165 м) - луяврит с эвдиалитом; 185-14 (197.5 м), 185-22 (320 м), 185-24 (340 м) - эвдиалитовый луяврит; 185-16 (224.5 м) - трахитоидный эвдиалитовый луяврит; скв. 202: 202-5 (63 м), 202-13 (193.5 м), 202-17 (235 м), 202-32 (420 м) - эвдиалитовый луяврит. Коэффициенты кристаллохимических формул пироксенов рассчитаны на 4 катиона (81+Т1+Л1+М§+Бе+Мп+2г+Ка+К+Са=4), амфиболов - на 13 катионов (Б1+Т1+А1+ М§+Бе+Мп+2г=13).

Анализы пироксенов нормированы на сумму 100%.

Приложение 1.1.13. Химические составы нефелина из эвдиалитовых луявритов Ловозерского щелочного массива.

Компоненты, мас.% 202-5 202-13 202-17 202-32 185-11 185-14 185-16 185-24

(п=3) (п=3) (п=3) (п=4) (п=1) Ке1 (п=3) №2 (п=3) (п=3) (п=3)

8102 46.51 45.04 44.70 44.63 44.75 42.81 45.11 45.61 42.55

А12О3 30.11 31.12 31.58 31.53 31.58 33.89 31.05 30.85 34.21

БеО 1.99 1.71 1.55 1.65 1.59 0.25 1.65 1.68 0.15

№20 16.40 16.62 16.46 16.89 16.34 16.45 16.58 16.71 16.35

К2О 4.99 5.51 5.71 5.30 5.74 6.60 5.61 5.15 6.74

Коэффициенты кристаллохимических формул в расчете на 4 ат. О

81, ф.е 1.109 1.080 1.072 1.070 1.073 1.032 1.082 1.090 1.026

А1 0.846 0.879 0.893 0.891 0.892 0.962 0.877 0.869 0.972

Бе 0.040 0.034 0.031 0.033 0.032 0.005 0.033 0.034 0.003

Ка 0.758 0.772 0.765 0.785 0.760 0.768 0.771 0.774 0.764

К 0.152 0.168 0.175 0.162 0.176 0.203 0.172 0.157 0.207

Хд1 0.433 0.449 0.454 0.454 0.454 0.483 0.448 0.444 0.487

Хк 0.167 0.179 0.186 0.171 0.188 0.209 0.182 0.169 0.213

Примечание. ХА1 - мольная доля алюминия в нефелине: ХА1 = А1/(А1+81); ХК - мольная доля

калия в нефелине: ХК = К/(Ка+К).

Анализы нефелина нормированы на сумму 100%.

Приложение 1.1.14. Химические составы полевых шпатов из эвдиалитовых луявритов Ловозерского щелочного массива.

Компоненты, мас.% 202-5 202-13 202-17 202-32

ббр (п=2) АЬ (п=1) кб (п=4) АЬ (п=1) кб (п=2) АЬ (п=2) кб (п=3) АЬ (п=1) кб (п=2)

Б1О2 65.34 69.24 65.10 68.27 64.72 68.91 65.10 68.38 65.82

А12О3 17.92 18.58 18.10 19.18 18.13 19.23 17.93 19.32 18.30

№20 2.22 12.06 0.47 12.36 0.96 11.69 0.33 12.16 2.43

К2О 14.52 0.12 16.33 0.19 15.66 0.17 16.64 0.14 13.45

Коэффициенты кристаллохимических формул из расчета на 8 атомов О

Б1, ф.е. 3.008 3.025 3.010 2.992 3.003 3.008 3.013 2.993 3.010

А1 0.972 0.957 0.986 0.991 0.991 0.989 0.978 0.996 0.986

Ка 0.198 1.022 0.042 1.050 0.086 0.989 0.030 1.032 0.215

К 0.853 0.007 0.963 0.011 0.927 0.009 0.983 0.008 0.785

Хк 0.811 0.007 0.958 0.010 0.915 0.009 0.971 0.008 0.785

Компоненты, мас.% 185-11 185-14 185-16 185-22 185-24

АЬ (п=2) кб (п=2) АЬ (п=3) кб (п=2) АЬ (п=3) кб (п=5) АЬ (п=3) кб (п=3) АЬ (п=7) кб (п=8)

Б102 68.26 65.17 69.08 65.15 68.35 65.18 69.33 64.10 68.94 64.40

А12О3 19.87 18.45 19.01 18.15 19.21 18.46 19.14 17.82 19.45 18.20

№20 11.69 0.49 11.82 0.47 12.30 0.37 11.39 0.98 11.45 0.34

К2О 0.18 15.89 0.09 16.23 0.14 15.99 0.14 17.10 0.16 17.06

Коэффициенты кристаллохимических формул из расчета на 8 атомов О

Б1, ф.е. 2.983 3.004 3.015 3.009 2.993 3.005 3.021 2.989 3.006 2.992

А1 1.023 1.002 0.978 0.988 0.991 1.003 0.983 0.979 1.000 0.997

Ка 0.990 0.044 1.000 0.042 1.044 0.033 0.962 0.089 0.968 0.031

К 0.010 0.934 0.005 0.956 0.008 0.940 0.008 1.017 0.009 1.011

Хк 0.010 0.955 0.005 0.958 0.007 0.966 0.008 0.920 0.009 0.971

Примечание. Хк - мольная доля калия в полевом шпате; Хк = К/(Ка+К). Анализы нормированы на сумму 100%. Обр. КГб 202-13 содержит 0.53 мас.% ВаО.

Приложение 1.1.15. Химические составы эвдиалитов из эвдиалитовых луявритов Ловозерского щелочного массива.

Компоненты, мас.% 202-5 202-13 202-17 202-32 185-11 185-14 185-16 185-22 185-24

(п=5) (п=2) (п=12) (п=7) (п=6) (п=5) (п=6) (п=6) (п=5)

8102 47.75 49.34 48.73 48.36 52.98 48.97 48.30 52.81 52.90

Т1О2 0.67 0.72 0.66 0.60 0.52 0.40 0.58 0.41 0.42

БеО 4.65 3.15 2.83 4.25 2.40 4.11 4.54 4.84 1.35

МпО 2.18 3.20 2.47 1.85 3.55 2.16 2.03 2.25 4.02

Ка20 14.44 13.15 14.85 14.46 13.10 13.96 15.45 10.82 10.12

К2О 0.22 0.23 0.23 0.17 0.18 0.25 0.22 0.21 0.14

СаО 7.15 7.71 8.12 10.22 7.26 9.02 8.42 7.57 7.63

ВаО - - - - - 0.47 - - 0.86

8г0 2.65 2.21 1.95 1.67 - 2.37 1.40 2.38 2.75

Ьа20э 0.43 0.49 - - 0.42 - - - -

Се20э 0.71 0.84 0.61 0.54 0.92 0.42 0.62 0.94 0.71

Ш2О3 0.35 - - 0.37 0.43 - 0.47 - 0.62

КЬ205 0.88 1.45 0.71 0.98 1.35 1.43 0.98 - 1.05

2г02 13.87 13.76 14.18 12.74 12.96 12.93 11.88 13.01 12.75

С1 1.52 1.56 1.44 1.57 1.54 1.65 1.53 1.58 1.75

8О3 - - - - - - - - -

Сумма 97.47 97.81 96.78 97.78 97.61 98.14 96.42 96.82 97.07

Коэффициенты кристаллохимических формул из расчета на 18 катионов

81 8.667 9.025 8.767 8.616 9.598 8.793 8.612 9.851 10.042

Т1 0.091 0.099 0.089 0.080 0.071 0.054 0.078 0.058 0.060

Бе 0.706 0.482 0.426 0.633 0.364 0.617 0.677 0.755 0.214

Мп 0.335 0.496 0.376 0.279 0.545 0.328 0.307 0.355 0.646

Ка 5.082 4.663 5.179 4.984 4.601 4.860 5.341 3.913 3.724

К 0.051 0.054 0.053 0.039 0.042 0.057 0.050 0.050 0.034

Са 1.390 1.511 1.565 1.951 1.409 1.735 1.608 1.513 1.552

Ва - - - - - 0.033 - - 0.064

8г 0.279 0.234 0.203 0.173 - 0.247 0.145 0.257 0.303

Ьа 0.029 0.033 - - 0.028 - - - -

Се 0.047 0.056 0.040 0.035 0.061 0.028 0.040 0.064 0.049

Кё 0.023 - - 0.024 0.028 - 0.030 - 0.042

КЬ 0.072 0.120 0.058 0.079 0.111 0.116 0.079 - 0.090

2г 1.228 1.227 1.244 1.107 1.145 1.132 1.033 1.183 1.180

С1 0.468 0.484 0.439 0.474 0.473 0.502 0.462 0.500 0.563

Приложение 1.1.16. Химические составы пироксенов, щелочных амфиболов и биотитов из пород Хибинского щелочного массива.

Компоненты, мас.% ХБ-11 ХБ-31

Срх1 Срх2 Срх3 АшрЬ Срх1 Срх2 Срх3 АшрЬ

(п=6) (п=3) (п=2) (п=6) (п=1) (п=3) (п=4) (п=2)

8102 52.50 52.65 51.95 53.96 51.93 52.74 53.24 52.29

Т102 1.09 1.33 1.72 0.74 2.06 3.15 1.31 2.01

АЬОз 0.60 0.58 0.54 0.57 0.38 0.51 0.55 0.71

М§О 9.59 6.09 4.15 14.59 3.84 1.63 1.16 10.54

БеО 13.95 19.03 21.76 13.74 23.04 25.19 28.12 19.11

^О 4.09 6.88 7.86 6.20 9.07 11.68 13.77 6.40

К2О - - - 3.28 - - - 3.60

СаО 17.65 12.91 11.39 5.04 9.28 4.60 1.85 3.47

МпО 0.53 0.53 0.63 0.78 0.40 0.50 - 0.92

Коэффициенты кристаллохимических формул

81, ф.е 1.958 1.969 1.956 7.874 1.945 1.968 1.957 7.804

Т1 0.031 0.037 0.049 0.081 0.058 0.088 0.036 0.226

А1 0.026 0.026 0.024 0.098 0.017 0.022 0.024 0.125

Мв 0.533 0.340 0.233 3.174 0.214 0.091 0.064 2.345

Бе 0.435 0.595 0.685 1.677 0.722 0.786 0.865 2.385

№ 0.296 0.499 0.574 1.754 0.659 0.845 0.982 1.852

К - - - 0.611 - - - 0.685

Са 0.705 0.517 0.459 0.788 0.372 0.184 0.073 0.555

Мп 0.017 0.017 0.020 0.096 0.013 0.016 - 0.116

хмв 0.541 0.357 0.248 0.642 0.226 0.102 0.069 0.484

Х'мв 0.773 0.750 0.639 0.648 0.739 - - 0.502

Компоненты, мас.% Х-22 Х-24 Х-33

Срх1 Срх2 Срх1 Срх2 АшрЬ* Срх1 Срх2 ы**

(п=5) (п=3) (п=3) (п=2) (п=1) (п=3) (п=1) (п=4) (п=5)

8102 51.56 51.40 38.58 52.24 52.57 51.07 52.26 52.09 37.78

ТЮ2 1.18 1.10 5.57 1.26 0.97 1.56 1.17 1.05 3.61

М2О3 0.93 0.66 10.03 0.71 0.56 1.97 0.60 0.69 10.70

М§О 9.88 7.73 12.09 9.14 7.71 15.04 11.27 10.69 13.57

БеО 13.46 17.66 20.70 14.68 16.83 12.82 11.30 12.73 20.18

^О 3.04 4.66 0.39 4.06 4.60 5.47 2.48 3.10 0.34

К2О - - 9.50 - - 2.75 - - 8.84

СаО 19.37 16.25 - 17.71 16.23 5.98 20.58 19.24 -

МпО 0.58 0.54 0.55 0.20 0.53 0.56 0.34 0.42 0.36

Коэс )фициенты кристаллохимических формул

81, ф.е 1.934 1.936 2.988 1.954 1.979 7.529 1.949 1.943 2.922

Т1 0.033 0.031 0.324 0.035 0.027 0.173 0.033 0.029 0.210

А1 0.041 0.029 0.915 0.031 0.025 0.342 0.026 0.030 0.975

Мв 0.552 0.434 1.396 0.510 0.433 3.306 0.627 0.594 1.565

Бе 0.422 0.556 1.340 0.459 0.530 1.580 0.352 0.397 1.305

Ка 0.221 0.340 0.059 0.294 0.336 1.563 0.179 0.224 0.051

К - - 0.938 - - 0.517 - - 0.872

Са 0.778 0.656 - 0.710 0.654 0.944 0.822 0.769 -

Мп 0.018 0.017 0.036 0.006 0.017 0.070 0.011 0.013 0.024

Хм, 0.556 0.431 0.503 0.523 0.442 0.667 0.633 0.592 0.541

Х'мв 0.716 0.651 - 0.749 0.672 0.708 0.773 0.762 -

Компо- Х-28 ХБ-8 ХБ-3

ненты, Срх1 Срх2 Срх3 АшрЬ Срх1 Срх2 АшрЫ*** АшрЬ2 Срх1 Срх2

мас.% (п=5) (п=3) (п=1) (п=6) (п=2) (п=4) (п=3) (п=2) (п=4) (п=3)

8102 52.20 52.96 52.89 50.94 52.50 53.28 49.13 52.70 52.98 53.75

Т102 1.13 2.66 2.28 2.25 2.07 1.29 2.68 0.53 4.50 1.34

АЬОз 0.66 0.50 0.40 1.98 1.06 0.87 3.68 1.38 0.80 1.81

М§О 5.95 1.37 1.03 12.46 1.18 0.86 12.31 12.17 0.90 0.51

БеО 19.56 26.42 27.35 16.16 25.94 27.41 15.54 17.48 24.51 27.77

^О 5.91 11.14 13.06 5.57 11.55 13.37 6.23 7.83 13.05 13.54

К2О - - - 2.93 - - 1.53 1.91 - -

СаО 14.10 4.39 2.41 5.45 5.28 1.94 6.70 3.64 2.42 0.89

МпО 0.49 0.56 0.58 0.64 0.43 0.99 0.80 1.12 0.84 0.39

Коэффициенты кристаллохимических формул

81, ф.е 1.969 1.990 1.961 7.560 1.960 1.968 7.299 7.747 1.967 1.983

Т1 0.032 0.075 0.064 0.251 0.058 0.036 0.299 0.059 0.126 0.037

А1 0.029 0.022 0.017 0.346 0.047 0.038 0.644 0.293 0.035 0.079

Мв 0.335 0.077 0.057 2.757 0.066 0.047 2.726 2.667 0.050 0.028

Бе 0.617 0.830 0.848 2.005 0.810 0.846 1.930 2.149 0.761 0.857

№ 0.432 0.811 0.939 1.603 0.836 0.957 1.794 2.232 0.939 0.969

К - - - 0.555 - - 0.290 0.358 - -

Са 0.570 0.177 0.096 0.867 0.211 0.077 1.066 0.573 0.096 0.035

Мп 0.016 0.018 0.018 0.080 0.014 0.031 0.101 0.139 0.026 0.012

хмв 0.346 0.083 0.062 0.569 0.074 0.051 0.573 0.538 0.060 0.031

Х'мв 0.625 0.678 - 0.586 - - 0.573 0.587 - -

Компоненты, мас.% ХБ-5 ХБ-22 ХБ-16

Срх1 Срх2 Срх3 АшрЬ Срх1 Срх2 Срх3 АшрЬ Срх

(п=1) (п=2) (п=4) (п=3) (п=4) (п=1) (п=2) (п=3) (п=4) (п=8) (п=4)

8102 51.78 52.27 53.02 51.79 39.00 52.37 52.26 53.03 52.94 52.39 40.84

Т102 1.26 1.90 0.97 1.03 2.15 2.05 2.29 1.62 0.54 1.30 5.46

АЬОз 0.83 0.63 0.60 0.80 10.20 0.67 0.52 0.92 1.15 0.76 10.84

М§О 2.90 1.77 1.08 9.38 11.15 1.97 0.76 0.55 12.11 9.20 19.46

БеО 24.43 26.79 28.67 21.31 25.25 26.28 27.78 27.79 17.07 14.55 11.29

^О 8.92 11.98 13.11 6.32 0.47 11.50 11.56 13.07 6.40 4.65 0.33

К2О - - - 3.93 9.65 - - - 3.63 - 9.57

СаО 9.17 4.26 2.34 2.80 - 4.74 4.25 2.20 3.98 16.75 -

МпО 0.71 0.40 0.21 1.24 1.30 0.41 0.58 0.82 1.30 0.40 -

Коэффициенты кристаллохимических формул

81, ф.е 1.951 1.943 1.961 7.796 2.984 1.952 1.964 1.968 7.809 1.950 2.973

Т1 0.036 0.053 0.027 0.117 0.124 0.057 0.064 0.045 0.060 0.036 0.299

А1 0.037 0.028 0.026 0.142 0.920 0.029 0.023 0.040 0.200 0.033 0.930

Мв 0.163 0.098 0.060 2.105 1.272 0.109 0.043 0.030 2.663 0.511 2.112

Бе 0.770 0.833 0.887 2.682 1.616 0.819 0.873 0.862 2.106 0.453 0.687

Ка 0.651 0.863 0.940 1.844 0.070 0.831 0.842 0.940 1.830 0.336 0.047

К - - - 0.755 0.942 - - - 0.683 - 0.889

Са 0.370 0.170 0.093 0.452 - 0.189 0.171 0.087 0.629 0.668 -

Мп 0.023 0.013 0.007 0.158 0.084 0.013 0.018 0.026 0.162 0.013 -

Хм, 0.171 0.104 0.063 0.426 0.428 0.116 0.046 0.033 0.540 0.523 0.754

Х'мв 0.536 - - 0.477 - - 0.464 - 0.574 0.797 -

Компо- Х-30 ХБ-19

ненты, Срх1 Срх2 Срх3 В1 Срх1 Срх2 Срх3 Срх4 Срх5 ВЦ В12

мас.% (п=5) (п=3) (п=1) (п=3) (п=18) (п=1) (п=1) (п=2) (п=2) (п=3) (п=2)

8102 52.31 52.34 52.96 39.25 52.44 52.11 52.13 52.65 54.58 33.75 37.54

ТЮ2 1.09 0.89 0.31 5.24 0.94 1.05 1.54 0.98 0.41 1.69 0.43

Л12О3 0.65 0.56 0.29 9.21 0.85 1.09 0.77 0.87 3.83 14.44 9.81

М,0 9.82 7.27 5.44 11.34 10.97 9.73 3.46 1.33 0.50 2.47 7.80

БеО 13.95 17.77 20.43 23.17 11.63 13.84 23.00 26.45 26.17 36.74 32.40

№20 3.91 5.21 5.71 0.35 2.32 3.13 6.39 9.40 14.51 0.88 -

К2О - - - 9.24 - - - - - 7.93 9.24

СаО 17.79 15.57 14.38 - 20.42 18.52 12.16 7.52 - 0.25 -

МпО 0.48 0.39 0.48 0.52 0.43 0.53 0.55 0.80 - 0.23 0.53

Коэффициенты кристаллохимических формул

81, ф.е 1.951 1.966 2.006 3.027 1.961 1.955 1.996 1.997 1.982 2.727 2.966

Т1 0.031 0.025 0.009 0.304 0.026 0.030 0.044 0.028 0.011 0.103 0.026

Л1 0.029 0.025 0.013 0.837 0.037 0.048 0.035 0.039 0.164 1.375 0.913

М, 0.543 0.407 0.307 1.304 0.611 0.544 0.198 0.075 0.027 0.298 0.919

Бе 0.435 0.558 0.647 1.494 0.364 0.434 0.736 0.839 0.795 2.482 2.141

Ка 0.283 0.379 0.419 0.052 0.168 0.228 0.474 0.691 1.021 0.138 -

К - - - 0.909 - - - - - 0.817 0.931

Са 0.711 0.627 0.583 - 0.818 0.744 0.499 0.306 - 0.022 -

Мп 0.015 0.013 0.015 0.034 0.014 0.017 0.018 0.026 - 0.016 0.035

хм, 0.548 0.416 0.317 0.460 0.618 0.547 0.208 0.080 0.033 0106 0.297

х'м, 0.765 0.680 0.558 - 0.745 0.709 0.414 0.303 - - -

Примечание.

ХМё - мольная доля магния в пироксене, биотите или амфиболе: ХМё = М^М^+Бе+Мп); Хм, - мольная доля магния в пироксене или амфиболе: Х'Мё = М§/(М§+Бе2+Мп). Породы: Х-28 - уртит; Х-22, Х-33, ХБ-31 - ийолит-уртит; ХБ-11, Х-22 - ийолит; ХБ-3, ХБ-8 - нефелиновый сиенит; ХБ-5, ХБ-22 - рисчоррит; ХБ-16, Х-30 -якупирангиты; ХБ-19 - апатит-нефелиновые породы. * В амфиболе обр. Х-24 обнаружено 2.21 мас.% Б. ** В биотите обр. Х-33 обнаружено 2.85 мас.% ВаО. ***В ЛшрЬ1 обр. ХБ-8 обнаружено 1.58 мас.% Б.

Коэффициенты кристаллохимических формул пироксенов рассчитаны на 4 катиона (81+Т1+Л1+М§+Бе+Мп+2г+Ка+К+Са=4), амфиболов - на 13 катионов (81+Т1+Л1+М§+Бе+ Мп+2г=13), биотитов - на 7 катионов (81+Т1+Л1+М§+Бе+Мп=7).

Приложение 1.1.17. Химические составы нефелина из пород Хибинского щелочного массива.

Компоненты, мас.% ХБ-11 ХБ-31 Х-22 Х-24 Х-33 Х-28 ХБ-8 ХБ-3 ХБ-5 ХБ-22 Х-30 ХБ-19

(п=5) (п=3) (п=4) (п=4) (п=3) (п=4) (п=3) (п=4) (п=2) №1 (п=1) №2 (п=4) (п=3) (п=17)

8102 42.59 41.57 42.40 42.15 42.44 42.40 44.26 42.09 40.40 40.63 41.15 42.66 43.06

А12О3 32.14 33.14 32.92 32.68 32.36 32.24 32.36 34.38 33.44 34.61 33.53 31.97 32.77

БеО 2.26 1.24 1.92 2.08 2.24 2.06 1.07 0.19 2.07 0.50 1.60 1.95 1.81

№20 16.36 16.22 16.54 16.69 16.93 16.14 17.37 16.75 16.61 16.38 16.55 15.82 15.54

К2О 6.65 7.83 6.22 6.40 6.03 7.16 4.94 6.59 7.48 7.88 7.17 7.60 6.82

Коэффициенты кристаллохимических формул из расчета на 4 атома О

81, ф.е 1.033 1.014 1.025 1.022 1.028 1.030 1.060 1.016 0.989 0.991 1.002 1.038 1.039

А1 0.919 0.953 0.938 0.934 0.924 0.923 0.913 0.978 0.965 0.995 0.963 0.916 0.932

Бе 0.046 0.025 0.039 0.042 0.045 0.042 0.021 0.004 0.042 0.010 0.033 0.040 0.037

Ка 0.769 0.767 0.775 0.785 0.795 0.760 0.806 0.784 0.788 0.775 0.782 0.746 0.727

К 0.206 0.244 0.192 0.198 0.186 0.222 0.151 0.203 0.234 0.245 0.223 0.236 0.210

Хк 0.211 0.241 0.198 0.201 0.190 0.226 0.158 0.206 0.229 0.240 0.222 0.240 0.224

Примечание.

Хк - мольная доля калия в нефелине: Хк = К/(Ка+К). Анализы нормированы на сумму 100%.

Приложение 1.1.18. Химические составы полевых шпатов из пород Хибинского щелочного массива.

Компоненты, мас.% Х-28 ХБ-8 ХБ-3 ХБ-5 ХБ-22

кб (п=1) АЬ (п=3) кб (п=4) АЬ (п=5) кб (п=5) кб (п=3) кб (п=5)

8102 65.26 67.85 64.96 68.23 64.91 64.50 64.60

А12О3 18.20 19.75 18.79 19.60 18.78 18.71 18.79

БеО - - - - - 0.34 0.53

№20 0.35 12.29 0.41 12.04 0.23 - 0.30

К2О 16.19 0.11 15.84 0.13 16.08 16.45 15.78

Коэффициенты кристаллохимических формул из расчета на 8 атомов О

81, ф.е. 3.012 2.973 2.993 2.985 2.993 2.985 2.984

А1 0.990 1.020 1.020 1.011 1.021 1.021 1.023

Бе - - - - - 0.013 0.020

Ка 0.031 1.044 0.037 1.021 0.021 - 0.027

К 0.953 0.006 0.931 0.007 0.946 0.971 0.930

Хк 0.968 0.006 0.962 0.007 0.979 1 0.972

Примечание. Хк - мольная доля калия в полевом шпате; Хк = К/(Ка+К). Анализы нормированы на сумму 100%.

Приложение 1.1.19. Химические составы некоторых акцессорных минералов из пород Хибинского щелочного массива.

Компоненты, мас.% ХБ-11 ХБ-31 Х-22 Х-24 Х-33

сфен (п=5) сфен (п=3) апатит (п=3) сфен (п=4) апатит (п=3) сфен (п=4) апатит (п=2) сфен (п=4) апатит (п=3)

81О2 31.41 30.54 - 30.31 - 30.67 - 30.54 -

Т1О2 40.38 39.60 - 40.06 - 40.16 - 40.18 -

Л12О3 - - - - - - - - -

БеО 1.05 1.58 - 1.44 - 1.27 - 1.28 -

МпО - - - - - - - - -

Ка2О - 0.40 - 0.41 - 0.44 - 0.53 -

К2О - - - - - - - - -

СаО 27.16 27.88 49.64 27.78 47.41 27.46 46.57 27.47 49.94

8гО - - 4.47 - 6.74 - 6.75 - 5.40

Ьа2Оэ - - 0.49 - 0.40 - 0.45 - -

Се2Оэ - - 0.61 - 0.65 - 0.63 - -

Ш2О3 - - 0.39 - - - - - -

КЪ2О5 - - - - - - - - -

2гО2 - - - - - - - - -

Р2О5 - - 42.25 - 41.00 - 40.12 - 41.75

Б - - 2.15 - 3.80 - 5.48 - 2.91

С1 - - - - - - - - -

8О3 - - - - - - - - -

Коэффициенты кристаллохимических формул

81, ф.е 1.023 1.003 - 0.996 - 1.005 - 1.001 -

Т1 0.989 0.978 - 0.989 - 0.989 - 0.990 -

Л1 - - - - - - - - -

Бе 0.029 0.043 - 0.040 - 0.035 - 0.035 -

Мп - - - - - - - - -

Ка - 0.025 - 0.026 - 0.028 - 0.034 -

К - - - - - - - - -

Са 0.948 0.981 4.620 0.978 4.525 0.964 4.527 0.965 4.654

8г - - 0.225 - 0.348 - 0.355 - 0.272

Ьа - - 0.016 - 0.013 - 0.015 - -

Се - - 0.019 - 0.021 - 0.021 - -

Ш - - 0.012 - - - - - -

№ - - - - - - - - -

2г - - - - - - - - -

Р - - 3.107 - 3.092 - 3.082 - 3.074

Б - - 0.591 - 1.071 - 1.572 - 0.800

С1 - - - - - - - - -

8 - - - - - - - - -

Компо- Х-28 ХБ-8 ХБ-3 ХБ-5 ХБ-22

ненты, сфен апатит сфен апатит эвдиалит содалит содалит апатит

мас.% (п=3) (п=8) (п=3) (п=4) (п=5) (п=5) (п=4) (п=1)

8102 30.44 - 30.91 - 51.94 35.26 35.83 -

ТЮ2 40.27 - 39.91 - 0.61 - - -

М2О3 - - - - - 30.98 30.63 -

БеО 1.05 - 1.32 - 5.81 - - -

МпО - - - - 2.04 - - -

Ш2О 0.75 - 0.82 - 14.14 25.98 25.84 -

К2О - - - - 0.32 - - -

СаО 27.49 48.47 27.04 48.04 10.54 0.12 - 45.33

8г0 - 6.35 - 4.36 - - - 10.17

Ьа2Оз - 0.55 - 1.19 - - - -

Се2Оз - 0.54 - 1.81 - - - -

Ш2О3 - - - 0.50 - - - -

КЪ2Оз - - - - 1.42 - - -

2гО2 - - - - 10.75 - - -

Р2О5 - 40.18 - 40.98 - - - 41.75

Б - 3.91 - 3.12 - - - 2.75

С1 - - - - 1.24 6.75 6.46 -

8О3 - - - - - 0.91 1.24 -

Коэффициенты кристаллохимических формул

81, ф.е 0.998 - 1.012 - 8.991 5.896 5.978 -

Т1 0.993 - 0.983 - 0.079 - - -

А1 - - - - - 6.104 6.022 -

Бе 0.029 - 0.036 - 0.841 - - -

Мп - - - - 0.299 - - -

Ка 0.048 - 0.052 - 4.745 8.421 8.358 -

К - - - - 0.071 - - -

Са 0.966 4.615 0.949 4.577 1.955 0.021 - 4.326

8г - 0.327 - 0.225 - - - 0.525

Ьа - 0.018 - 0.039 - - - -