Ильмено-Вишневогорский щелочно-карбонатитовый комплекс: основные черты генезиса, рудоносность, геохимия, источники вещества (Урал, Росссия)

Недосекова И.Л.
ИГГ УрО РАН, г. Екатеринбург, nedosekova@igg.uran.ru

Ильмено-Вишневогорский комплекс (ИВК) √ один из крупнейших щелочно-карбонатитовых комплексов мира с уникальной редкометально-редкоземельной и самоцветной минерализацией и месторождениями Nb, Zr и REE. Особенности геологии и геохимии ИВК, отличающие его от кольцевых карбонатитовых комплексов щелочно-ультраосновной формации (УЩК), позволили выделить карбонатиты ИВК в самостоятельную формацию ╚карбонатитов, связанных с нефелиновыми сиенитами и линейными зонами щелочных метасоматитов╩ (Бородин, 1966, 1994; Гинзбург, Самойлов, 1983), позднее названную также формацией ╚линейно-трещинных зон╩ (Багдасаров, 1992).

Наиболее дискуссионным вопросом в проблеме происхождения ИВК является пространственная и генетическая связь карбонатных пород с нефелиновыми сиенитами и зонами фенитизации вне традиционных для УЩК серий щелочно-ультраосновных магматитов и, как следствие, вопрос родоначальных магм для ИВК. Предметом дискуссии является также механизм формирования карбонатных жил ИВК, отличающийся отсутствием отчетливо выраженных геологических признаков магматического происхождения, широким распространением карбонатитов в виде жильных тел, штокверков, метасоматических зон. Одним из ключевых вопросов генезиса карбонатитов ИВК является роль процессов силикатно-карбонатной несмесимости и роль флюидов в карбонатитообразовании.

Основные месторождения Nb и REE в ИВК связаны с карбонатитами. Это Вишневогорское месторождение ниобия в апикальной части Вишневогорского миаскитового интрузива. Это Потанинское месторождение ниобия, а также Светлоозерское, Увильдинское, Байдашевское, Ишкульское рудопроявления пирохлорсодержащих карбонатитов, залегающие в породах Центральной щелочной полосы. Относительно недавно открыты месторождения и рудопроявления Nb и REE, связанные с карбонатитами, в ультрабазитовых массивах √ Булдымском, Спирихинском, Халдихинском и др.

Ранние карбонатиты (Сёвиты I) в ИВК образуют мощные (до 10м) пластообразные тела протяженностью в сотни метров в Вишневогорском миаскитовом массиве, залегающие согласно расслоенности миаскитов и контактам миаскитовой интрузии. Это массивные и брекчиевидные разности кальцитового состава, содержащие перемещенные округлые включения миаскитов и миаскит-пегматитов и минералы миаскитов √ нефелин, ортоклаз, биотит, а также акцессорные гатчеттолит, красно-бурый пирохлор, циркон, ильменит, апатит, магнетит, пирротин, пирит. Поздние карбонатиты (Сёвиты II) образуют гнёзда и жилы в телах ранних карбонатитов и в миаскитах, иногда пересекают ранние карбонатиты, а также образуют штокверки и жильные тела выполнения в экзоконтактовых ореолах миаскитовых интрузивов. Сёвиты II содержат биотит, апатит, красный пирохлор, циркон, ильменит, пирротин, пирит. Севиты III Булдымского массива содержат тетраферрифлогопит, рихтерит и акцессорные пирохлор, циркон, магнетит, ильменит, пирротин, пирит. Бефорситы IV (поздние доломитовые карбонатиты) Булдымского массива содержат редкоземельную акцессорные минерализацию √ монацит, эшинит, REE-пирохлор, ортит, а также флогопит (или хлорит), винчит, апатит, магнетит, ильменит, циркон.

Петрохимические, геохимические и изотопные данные исследования ИВК свидетельствуют о возможности формировании карбонатитов и миаскитов Вишневогорского массива в результате процессов силикатно-карбонатной несмесимости миаскитовых и карбонатитовых расплавов. Расслоение миаскитового и карбонатитового расплавов происходило при Т = 1000^оС и Р = 5 кбар (Недосекова и др., 2007). Миаскиты ИВК кристаллизовались при T = 850√700^оС и P = 2√5 кбар. В экзоконтактовых фенитовых ореолах миаскитовых массивов фиксируются температуры в 900^о С. Температуры образования ранних карбонатитов (сёвитов I) Вишневогорского массива близки температурам кристаллизации миаскитов (700√850°С). Температуры образования пирохлорсодержащих карбонатно-силикатных метасоматитов и сёвитов I Центральной щелочной полосы образуют тренд от 650° до 600°С. Температуры образования сёвитов II варьируют от 590°до 490°С. Образование доломит-кальцитовых сёвитов III (наиболее богатых пирохлором) в Булдымском массиве происходило при Т = 575√410° С. Редкоземельные бефорситы IV (доломитовые карбонатиты с монацитом, эшинитом, колумбитом, чевкинитом) формировались при Т = 315√230°С.

Поведение редких элементов в процессах миаскито- и карбонатитообразования в Ильмено-Вишневогорском комплексе определяется известными трендами дифференциации, соответственно, плюмазитовых силикатных и карбонатитовых магм. От ранних к поздним миаскитам ИВК увеличивается содержание Na, растет коэффициент агпаитности, уменьшается содержание К и индикаторных отношений La/Yb, Nb/Ta, Zr/Hf, Sr/Ba. От ранних к поздним карбонатитам ИВК происходит накопление Sr, REE, Nb и также устанавливаются закономерные изменения индикаторных отношений редких элементов, характерные для процессов эволюции карбонатитовых магм и их флюидных производных (Недосекова и др., 2007).

По содержаниям редких элементов все разновидности карбонатитов ИВК сопоставимы со среднемировыми составами кальцио- и магнезиокарбонатитов . Они имеют высокие содержания, (г/т) SR (9000√23000), Ba (300√3000), TR+Y (1500√5000), и значительные вариации Nb (10√1200), Zr (до 100), V (20√130), Th (до 1400). Коэффициенты распределения (D_{карбонатный
расплав/силикатный расплав}) для REE, Sr, Zr, Hf, Nb, Ta между сёвитами I и миаскитами Вишневогорского массива соответствуют экспериментально определенным D при силикатно-карбонатной жидкостной несмесимости для фонолитовых расплавов. Сёвиты II, III имеют более высокие D, которые близки коэффициентам разделения между карбонатным флюидом и силикатным расплавом, что свидетельствует о значительной роли щелочно-карбонатного флюида при формировании поздних карбонатитов ИВК.

При этом необходимо отметить ряд особенностей состава карбонатитов ИВК и других карбонатитовых комплексов нефелин-сиенитовой формации (или формации линейно-трещинных зон) относительно карбонатитов формации УЩК. Это более высокие содержания Sr в ранних карбонатитах, и, как следствие, отсутствие значительных концентраций Sr в поздних низкотемпературных карбонатитах; пониженные содержания Ba, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf и некоторая обогащенность HREE (пониженное La/Yb) по сравнению с карбонатитами УЩК. Многие из этих закономерностей отмечены в других карбонатитовых комплексах формации ╚линейно-трещинных зон╩.

Данные Sr √ Nd √ C √ O изотопии подтверждают мантийный источник вещества магм ИВК и указывают на участие в магмогенерации вещества умеренно деплетированной мантии (DM) и обогащенной мантии типа ЕМ1. Значимые отличия изотопных параметров карбонатитов Вишневогорского и Булдымского массивов свидетельствуют о возможности их формировании из различных источников и многоэтапности внедрения карбонатитов ИВК. Карбонатиты и миаскиты Вишневогорского массива имеют умеренно деплетированный мантийный источник вещества. Карбонатиты Булдымского массива имеют изотопные параметры обогащенного мантийного источника типа ЕМ1 (Hofmann, 1997), что предполагает возможность участия в их формировании плюмовых процессов. При этом нельзя полностью исключить изменение изотопных составов карбонатитов Булдымского массива в результате контаминации, а также участия в генерации магм Ильмено-Вишневогорского комплекса океанической коры, которая имеет близкие изотопные характеристики.

Таким образом, становление Ильмено-Вишневогорского щелочно-карбонатитового комплекса связано с мантийным анатексисом (плавлением материала мантии или нижней коры) и последующими процессами мантийно-корового взаимодействия, в результате которых формировались флюидонасыщенные щелочные магмы миаскитового состава, и карбонатиты, фракционирующие из миаскитовых магм в результате процессов силикатно-карбонатной несмесимости. Геохимия миаскитов и карбонатитов ИВК соответствует трендам эволюции щелочных и карбонатитовых магм и их флюидных производных. Близость изотопных параметров карбонатитов и миаскитов Вишневогорского массива, наряду с петрохимическими и геохимическими данными, свидетельствуют о возможности фракционирования карбонатитов ИВК из миаскитовых магм, в отличие от карбонатитов щелочно-ультраосновной формации, которые фракционируют на более ранних стадиях дифференциации преимущественно из щелочно-ультраосновных материнских расплавов.

Список литературы

Багдасаров Ю.А. О полиформационности карбонатитов и объеме термина "карбонатит" // ЗВМО. 1992. ╧ 2. С. 110√116.

Бородин Л.С. Генетические типы и геохимические особенности мантийно-коровых карбонатитовых формаций // Геохимия. 1994. ╧12. С. 1683√1692.

Гинзбург А.И., Самойлов В.С. К проблеме карбонатитов // ЗВМО. 1983. Вып.2. Ч.112. С. 164√176.

Недосекова И.Л., Прибавкин С.В., Ронкин Ю.Л. Геохимическая эволюция и источники вещества карбонатитов Ильмено-Вишневогорского комплекса // Геология Урала и сопряженных территорий. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН. 2007. С. 229√246.

Hofmann A.W. Mantle geochemistry: the message from oceanic volcanism // Nature.1997. Vol. 385. P. 219√229.

зеркало на сайте "Все о геологии"