КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 19-17-00019

НазваниеПетрологические, геохимические и физико-химические факторы рудоносности карбонатитовых и щелочных комплексов Алданского щита (юг Сибирского кратона).

РуководительДорошкевич Анна Геннадьевна, Доктор геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С.Соболева Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 2019 г. - 2021 г. 

Конкурс№35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-108 - Петрология магматических пород

Ключевые словаЩелочные карбонатитовые комплексы, рудные компоненты, процессы рудообразования, флюидные и расплавные включения, источники вещества, химизм расплавов и растворов, распределение и перераспределение рудных компонентов

Код ГРНТИ38.37.19


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Со щелочными комплексами связан широкий спектр месторождений разных типов стратегически важного минерального сырья: редкие (Nb, Ta, Zr и другие) редкоземельные (REE), радиоактивные и благородные (Au, Ag, Pt) металлы, а также месторождения апатита, флюорита и другие. Многие из этих полезных ископаемых являются остродефицитными как на мировом, так и российском рынках. В связи с этим, развитие минерально-сырьевой базы редких, редкоземельных, благородных и радиоактивных металлов является важной и актуальной задачей геологической отрасли России. Развитие геолого-разведочных работ в этом направлении неизбежно требует постановки специализированных научных исследований, направленных на создание фундаментальной научной базы для разработки критериев прогноза, поисков и оценки месторождений, связанных со щелочными комплексами. Целью проекта является установление основных петрологических, геохимических и физико-химических факторов рудоносности карбонатитовых и щелочных комплексов, на примере щелочных комплексов Алданского щита (юг Сибирского кратона). Исследование предполагает решение следующих основных задач: (1) получение возрастных данных (U-Pb, Ar-Ar), геохимической и изотопно-геохимической (Sr, Nd, Pb, С, О) характеристики источников вещества карбонатитовых и щелочных комплексов; (2) изучение распределения редких и редкоземельных элементов между минералами в породах щелочных комплексов; (3) оценка физико-химических условий генерации расплавов и флюидов, их состава и металлоносности, определение источников вещества рудоносных флюидов; (4) построение петрогенетических моделей эволюции расплавов и флюидного режима в исследуемых комплексах, определение механизмов концентрирования, распределения и перераспределения рудных компонентов, верификация полученных результатов с таковыми для ранее исследованных объектов (Белая Зима, Инагли, Селигдар, Ыллымах, Чуктукон, Мурун и другие). Планируемые комплексные исследования позволят получить новые данные по: условиям генерации щелочных магм, особенностям их состава и мантийных субстратов; характеру эволюции первичных расплавов, проявлению карбонатно-силикатной несмесимости или фракционной кристаллизации; флюидному режиму и условиям генерации флюидов на разных стадиях эволюции исследуемых систем; механизмам концентрирования, распределения и перераспределения рудных элементов. Полученные в рамках планируемого проекта главные петрологические, геохимические и физико-химические факторы, определяющие высокую рудоносность исследуемых щелочных комплексов Сибири и их верификация, будут важными при определении технологических свойств руд, которые необходимо учитывать при разработке схем извлечения рудных компонентов, для поисков и оценки рудных месторождений и восстановления общей эволюционной картины формирования щелочного магматизма южной части Сибирского кратона и связанного с ним разнотипного (Nb-REE, P-REE, Ba-Sr-F-REE, Au) промышленного оруденения.

Ожидаемые результаты
В рамках исследований планируется получить следующие основные результаты: 1. Будет дана возрастная, геохимическая и изотопно-геохимическая характеристика магнезиокарбонатитов Нимнырской зоны (Муосталах, Бирикен, Дорожное, Усть-Чульман), щелочных пород массивов р. Хани (Укдуска, Юскюель, Кабаханыр), пород комплекса Арбарстах и Рябинового месторождения, что, в совокупности с имеющимися нашими и опубликованными данными по магнезиокарбонатитам Селигдара и мезозойским щелочным массивам Алданского щита, позволит (1) определить причины мантийного метасоматоза литосферной мантии под южной частью Сибирского кратона и (2) оценить характер ее эволюции. 2. Будет дана характеристика расплавов и флюидов, построены петрогенетические модели эволюции родительских расплавов (включая оценку физико-химических условий генерации расплавов и флюидов, их состав и металлоносность) для магнезиокарбонатитов Нимнырской зоны, щелочных пород массивов р. Хани, комплекса Арбарастах, Рябинового месторождения. 3. Будут определены процессы, ответственные за высокую рудоносность карбонатитовых и щелочных расплавов и флюидов в исследуемых карбонатитовых и щелочных комплексах. Проведена верификация полученных результатов с таковыми для ранее исследованных нами щелочных комплексах юга Сибирского кратона (Белая Зима, Инагли, Ыллымах, Селигдар, Чуктукон, Мурун и другие). Планируемые комплексные исследования внесут значимый вклад в решение глобальных вопросов генерации щелочных магм и их рудоносности. Конечный результат исследований обозначит комплекс геологических, петрологических, геохимических и физико-химических факторов формирования разновременного и разнотипного ниобий-редкоземельного, апатит-редкоземельного, флюоритового и золотоносного оруденения щелочных комплексов в пределах южной окраины Сибирского кратона, совокупность которых определяет критерии металлоносности щелочных комплексов Сибири. Верификация полученных результатов будет нести значимую информацию для прогноза и поиска перспективных участков с потенциально рудоносной минерализацией на территории Сибири и Российской Федерации. Кроме того, полученные данные будут важными при определении технологических свойств руд, которые необходимо учитывать при разработке схем извлечения рудных компонентов и для оценки рудных месторождений. Полученные научные результаты будут представлены на ежегодных крупных международных конференциях (например, EGU, Goldschmidt или AGU, Щелочной магматизм Земли) и опубликованы в двадцати статьях в высокорейтинговых журналах системы WoS. Стоит отметить, что впервые в России будет разработана и апробирована неразрушающая методика сканирующего РФА на пучках синхротронного излучения для исследования состава (широкий спектр элементов) флюидных и расплавных включений и построения 3D модели включений.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Согласно плану 2019 года определен возраст образования магнезиокарбонатитов Нимнырской зоны Алдан-Станового щита (Якутия) (Усть-Чульман - 1878±17 и Муосталаах - 1906±6 млн. лет). Полученные возраста ложатся в интервал значений карбонатитов Селигдара (1880±13 млн. лет, Prokopyev et al., 2017). Эти данные позволили сузить временные границы палеопротерозойского этапа карбонатитового магматизма Центрального Алдана. На основании изучения Sm-Nd изотопных систем дана характеристика источников вещества расплавов. Определено, что формирование первичных расплавов для пород проявлений Усть-Чульман, Бирикээн и Муосталаах происходило из обогащенного источника. Согласно численным расчётам модельного возраста, источник вещества исследуемых пород обогащался относительно деплетированной мантии в позднем архее. Изотопные исследования магнезиокарбонатитов Селигдара (Doroshkevich et al., 2018) продемонстрировали схожую изотопную эволюцию источника вещества. Эти данные позволяют предполагать наличие единого древнего обогащённого источника в пределах Нимнырской зоны Алданского щита. Дана петрографическая и минералогическая характеристика магнезиокарбонатитов Муосталааха и Бирикээна и проведено сопоставление с ранее полученными данными по карбонатитам Селигдара и Усть-Чульмана (Prokopyev et al., 2017, 2018), что позволило дать общую характеристику магнезиокарбонатитов Нимнырской зоны (Центральный Алдан). Минеральный состав карбонатитов определяется сочетанием первичной карбонатитовой (представленной апатитом, доломитом, Fe-Ti оксидами (магнетит, шпинель, ильменит), флогопитом, КПШ, циркон, торит и другими), гидротермальной (монацитом-Се, гематитом, кальцитом, кварцем, сульфатами и сульфидами, рутилом (?) и другими), метаморфической (хлорит, эпидот, мусковит и другие) и гипергенной минеральных ассоциаций. Месторождение Бирикээн характеризуется наличием карбонат-фторапатитовой коры выветривания. РЗЭ концентрируются во фторапатите, монаците-(Се), анкилите-Се. По результатам термобарогеохимических исследований магнезиокарбонатитов Муосталааха и Бирикээна и сопоставлением результатов с ранее полученными данными по карбонатитам Селигдара и Усть-Чульмана (Prokopyev et al., 2017, 2018) определена специфика состава расплавов и флюидов, редокс-потенциала и РТ-параметры флюидов, формировавших магнезиокарбонатиты Нимнырской зоны. Установлено, что магнезиокарбонатиты образовались из доломитового расплава. Температуры кристаллизации апатита оцениваются в диапазоне 680-790°. Сульфатные (Ba-Sr) и редкоземельные (REE) фазы карбонатитов формировались из высококонцентрированных (более 60 мас.%) углекислотных сульфатно-карбонатных рассолов Na и Ca при 520-450°С. Последующая гидротермальная деятельность характеризуется приносом и смешением углекислотных концентрированных (38-42 мас. NaCl-экв.) хлоридных растворов Na и K с Ca-сульфатно-карбонатной системой в диапазоне температур 450-385°С, с последующим формированием гидротермальной минерализации в кварц-кальцитовых прожилках. Сформированная сложная система флюидов с активными лиганадами: Ca2+-Na+-K+-Cl--SO42--H2O–CO2, вероятно, послужила фактором ремобилизации и перераспределения рудных компонентов в карбонатитовой системе. При температурах 385-200°С образовались такие минералы как монацит, ксенотим, торианит и др. в кварц-карбонатных прожилках. Последующее разбавление системы привело к формированию низкоконцентрированных (15-1 мас.% NaCl-экв.) хлоридно-гидрокарбонатных растворов, отвечающих за поздние процессы минералообразования в диапазоне температур 200-150°С. Необходимо отметить окисленный характер рудоносных флюидов, участвующих в процессах ремобилизации и гидротермального минералообразования карбонатитов Нимнырской зоны. Согласно плану 2019 года были проведены полевые экспедиционные работы на Арбарастахском щелочном карбонатитовом комплексе с отбором проб основных разновидностей пород, слагающих комплекс (неизмененные пироксениты, флогопитизированные пироксениты, шлировые апатит-магнетитовые обособления из пироксенитов, ийолиты, щелочные сиениты, различные типы карбонатитов, камафориты, порфировые щелочные ультраосновные породы, фениты) на различные виды анализа (петрографические, минералогические, петролого-геохимические, геохронологические, изотопные). Получены первые минералого-петрографические характеристики пород; определены: (1) главные, второстепенные и акцессорные минералы, (2) особенности состава основных породообразующих минералов; составлены предварительные схемы последовательности минералообразования в основных типах пород. На Рябиновом массиве установлена петрографически-непрерывная последовательность пород лампроитовой серии от оливиновых лампроитов до слюдяных лампрофиров и микросиенитов. Сравнение изученных пород с другими лампроитами и лампрофирами Алданского щита (Билибин, 1958; Богатиков и др., 1991; Владыкин и др., 1997) показывает, что в изученной серии представлена подавляющая часть разновидностей лампроитовых и лампрофировых пород Алданского щита. Основываясь на минералогических и петрографических данных, можно полагать, что лампроиты Рябинового массива могут служить исходным расплавом для формирования полнокристаллической интрузивной серии Рябинового массива.

 

Публикации

1. ВАСЮКОВА Е.А., ПОНОМАРЧУК А.В., ДОРОШКЕВИЧ А.Г. ПЕТРОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ВОЗРАСТ ПОРОД ЫЛЛЫМАХСКОГО МАССИВА Геология и гефизика, - (год публикации - 2020)

2. Пономарчук А.В., Прокопьев И.Р., Дорошкевич А.Г. ГЕОХРОНОЛОГИЯ МЕЗОЗОЙСКОГО МАГМАТИЗМА АДЛАНО-СТАНОВОГО ЩИТА, НОВЫЕ ДАННЫЕ Материалы I молодежной научной конференции-школы "Геология на окраине континента", Владивосток : Издательство Дальневосточного федерального университета, С. 94-96 (год публикации - 2019)

3. Прокопьев И.Р., Редина А.А., Рипп Г.С. ORE-FORMING BRINE-MELT OF ULAN-UDE F-REE CARBONATITES (WESTERN TRANSBAIKALIA, RUSSIA) Magmatism of the Earth and Related Strategic Metal Deposits: proceedings of XXXVI International conference. Saint-Petersburg,, 242-244 (год публикации - 2019)

4. Чайка И.Ф., Изох А.Э., Васюкова Е.А. Can low-titanium lamproite magmas produce ore deposits? Evidence from Mesozoic Aldan Shield lamproites. Proceedings of 15th SGA Biennial Meeting, Glasgow, Scotland, V. 4, p. 1850-1854 (год публикации - 2019)

5. Чайка И.Ф., Изох А.Э., Васюкова Е.А., Лобастов В.М. Low-titanium lamproites of Aldan shield: possible implications for gold, PGE and REE deposits Magmatism of the Earth and Related Strategic Metal Deposits: proceedings of XXXVI International conference. Saint-Petersburg, Russia, с. 61-65 (год публикации - 2019)

6. Шарыгин В.В., Симонов В.А., Васильев Ю.Р., Котляров А.В. Can dunites of the Guli massif be a cumulate of olivine-nephelinite magma? Melt inclusions study Proceedings of 36th International Conference “Magmatism of the Earth and related strategic metal deposits”, - (год публикации - 2019)


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Согласно плану 2020 года определено время формирования (U-Pb SHRIMP II и LA ICP-MS и Ar-Ar методы) пород комплекса Арбарастах. Полученные значения возраста (650-630 млн лет) свидетельствуют о синхронности формирования щелочных силикатных пород, карбонатитов, силикокарбонатитов и фоскоритов комплекса. Время образования пород Арбарастахского массива, наряду с другими щелочными карбонатитовыми комплексами, которые расположены по краю Сибирского кратона и характеризуются близкими типами редкометальных месторождений (Алдан-Становой щит, Енисейский кряж, Восточный Саян), находится в интервале 750-600 млн лет. Полученные Sr-Nd изотопные данные (первичные 87Sr/86Sr отношения = 0,702249–0,702696, εNd(Т) = 5,43 - 6,89) для пород Арбарастахского массива показывают, что их источник отвечает изотопно умеренно деплетированному. Наблюдаемые вариации изотопного состава Sr и Nd связаны с изотопной неоднородностью их источника и согласуются с распространенной точкой зрения, согласно которой, непосредственно перед плавлением, деплетированный мантийный субстрат подвергался активной метасоматической проработке и привносу вещества, обогащенного летучими компонентами и редкими элементами [Когарко, 1999]. Высокое содержание несовместимых элементов в породах массива (Sr и Nb, La/Sm отношение), присутствие карбонатитов свидетельствуют о пользу того, что вероятный мантийный метасоматический агент имел карбонатный исходный состав. Высокое Gd/Yb отношение в породах указывает на то, что первичные расплавы были сформированы из гранат-содержащего источника при низкой степени частичного плавления. Низкие содержания Rb, K и Pb по сравнению с HFSE и LREE позволяют полагать, что в первичных расплавах элементы буферировались флогопитом в процессе плавления. Получены первые данные об особенностях эволюции и поведении редких элементов в породах щелочного карбонатитового комплекса Арбарастах. Определено, что порядок формирования щелочных силикатных пород массива соответствует нормальной последовательности кристаллизации пород щелочных магматических комплексов. Эволюция химического состава клинопироксенов является типичной для минерала большинства щелочных комплексов мира и характеризируется изменением состава от диопсида к эгирину, при этом тренд резкого перехода от диопсида к эгирину, без значительного участия Fe2+ в процессе кристаллизации пород, отвечает окислительным условиям формирования. О высокой фугитивности кремнезема и кислорода можно также судить по характерным для ийолитов и нефелиновых сиенитов каймам титанита вокруг ильменита. Эволюция состава флогопита в щелочных силикатных породах массива, с тенденцией увеличения Fe и уменьшения Mg, типична для пород, сформированных в процессе фракционной кристаллизации. Тренд изменения состава слюды в фоскоритах до тетраферрифлогопита и киношиталита отличается от такового для ассоциирующих щелочных силикатных пород. Схожие тенденции эволюции состава слюды отмечаются при метасоматических процессах, характеризующихся высокой щелочностью среды и повышенным потенциалом кислорода. Образование наложенного тетраферрифлогопита в пироксенитах, вероятно связано с метасоматическими преобразованиями пород при процессах карбонатитообразования. Этот процесс сопровождался привносом повышенных концентраций циркония, с формированием обогащенных цирконом флогопитизированных пироксенитов. Определено поведение РЗЭ и высокозарядных элементов в щелочных силикатных породах, которое выразилось в их резком понижении в нефелиновых сиенитах по сравнению с пироксенитами и ийолитами, что могло быть связано с отделением обогащенного РЗЭ и редкими элементами солевого расплава, кристаллизующего карбонатиты и фоскориты. Получены первые данные по РТХ-параметрам и составу расплавов и флюидов, формировавших минеральные ассоциации карбонатитов и фоскоритов комплекса Арбарастах. Исследования минеральных фаз и расплавных включений показывают, что силикокарбонатиты и карбонатиты кристаллизовались из силикатно-карбонатного щелочного расплава с высокими содержаниями Ca, K и Na. Составы флогопита и клинопироксена дочерних фаз расплавных включений силикокарбонатитов массива Арбарастах лежат в начале эволюционных трендов минералов карбонатитов и силикокарбонатитов. Определено, что фоскориты образовались из расплава силикатно-фосфатно-карбонатного состава при температуре намного выше 720 °C. Кристаллы оливина кристаллизовались первыми (ликвидусный минерал), и в процессе кристаллизации захватили метки (1) дифференцированных силикатно-карбонатных расплавов в виде расплавных включений с дочерними фазами флогопит-кальцит, которые схожи по составу с расплавными включениями в силикокарбонатитах; (2) Fe-фосфат-карбонатных расплавов в виде расплавных включений с дочерними фазами кальцита, шортита, фторапатита, включения с ниеререитом, а также расплавные включения с Ti-магнетитом в апатите. Рудоносные Zr-Nb минеральные ассоциации фоскоритов и карбонатитов массива Арбарастах представлены цирконом, цирконолитом, перовскитом, пирохлором и бадделеитом. Ba-Sr-REE гидротермальная минерализация состоит из анкилита-(Ce), бастнезита-(Ce) и бурбанкита, а также барито-целестина, стронцианита и баритокальцита. Исследования флюидных включений показали, что силикатно-фосфатно-карбонатные рассол-расплавы (с концентрацией солей более 85 мас.%) участвовали в формировании рудоносной Zr-Nb-минерализации карбонатитов при температурах более 540–575 °С; глубина зарождения таких ортомагматических флюидов оценена в 2,9–3,3 ГПа. Солевые (порядка 60–70 мас.%) флюиды Na–Ca–Mg–F–карбонатного состава ответственны за гидротермальную Ba–Sr–REE минерализацию карбонатитов, при температурах генерации выше 300–350 °C. Рудоносные Fe–P–Nb фоскориты также подверглись воздействию рудообразующих Ba–Sr–REE ортомагматических солевых (50-70 мас.%) растворов Ca–Sr–карбонатного и REE–гидрокарбонатного составов, сформированных в температурных интервалах более 480-500 и 430–450 °С, соответственно. Полученные первые петрографические и минералогические данные основных разновидностей пород Арбарастахского и Большетагнинского массивов показали, что для понимания процессов формирования данной ассоциации наибольший интерес представляют дайки щелочных ультраосновных пород. Результаты показывают, что родоначальная магма, из которой происходило ее формирование представляла собой смесь силикатного и карбонатного расплавов с разными их соотношениями в разных участках дайки. Это обстоятельство затрудняет классификацию данной породы. С одной стороны, присутствие значительного количества вкрапленников оливина с включениями магнезиохромита при высокой титанистости позволяет рассматривать ее как щелочной пикрит. С другой стороны, широкое присутствие карбонатов в основной массе сближает эту породу с айлликитами-дамтернитами или альнеитами. Возможность одновременного сосуществования карбонатитового и силикатного расплавов обоснована экспериментальными работами для модельного пелита при давлении 6 Гпа (Arefev et al., 2020). Была экспериментально обоснована термодинамическая устойчивость карбонатных расплавов при температурах континентальной литосферной мантии в интервале глубин 100-200 км. Определены фазовые взаимоотношения в системе модельный пелит при 6 ГПа и 1000-1500 °С и обоснована возможность образования несмесимых калиевого карбонатного и алюмосиликатного расплавов, близких по составу к расплавно-флюидным микровключениям в природных алмазах, в результате частичного плавления карбонатизированного материала континентальной коры. Одновременное существование силикатного и карбонатного расплавов предполагается для камафигитовых ассоциаций и для ассоциаций с участием карбонатитов, альнеитов и айлликитов-дамтернитов. Получены значения возраста (U-Pb SHRIMP II и LA ICP-MS и Ar-Ar методы) по пироксенитам и карбонат-полевошпатовым породам р. Хани. Центральные части цирконов обоих типов пород дают возрастные характеристики в пределах 2,8-2,7 млд лет, значения возрастов кайм – около 2 млд лет. Возраст кристаллов титанита и флогопита находится в интервале 1,85-1,80 млд лет. Мы полагаем, что центральные части цирконов являлись захваченными ядрами древних цирконов, а возраст титанитов и флогопитов характеризует время кристаллизации пород. Определенные значения возраста пироксенитов и карбонат-полевошпатовых пород р. Хани совпадают по времени с позднепалеопротерозойскими (1.9–1.8 млд лет) пост-коллизионными процессами в пределах Сибирского кратона (н-р Gladkochub et al.,2006, 2012), которые сопровождались образованием магнезиокарбонатитов и дайковых роев основных пород Алданского щита, вулканоплутонического пояса Байкальского поднятия и расслоенных ультрамафит-мафитовых интрузий в южной части Сибири (Ernst et al., 2016; Shokhonova et al., 2010; Popov et al., 2009; Tolstykh et al., 2008; Mekhonoshin et al., 2016; Prokopyev et al., 2018, 2019). На основании Sm-Nd изотопных данных определено, что формирование первичных расплавов для пород массивов р. Хани происходило из древнего обогащенного источника. Согласно численным расчётам модельного возраста, источник вещества исследуемых пород обогащался относительно деплетированной мантии в архее (для пироксенитов T (DM) = 3150 - 2940 млн лет, для карбонат-полевошпатовых пород) = 3120 - 3060 млн лет). Исследование Sm-Nd изотопных систем магнезиокарбонатитов Алданского щита (Doroshkevich et al., 2018; Пономарев и др., 2021) продемонстрировало схожий процесс изотопной эволюции источника вещества. Подобный тип изотопной эволюции Nd имеют палеопротерозойская габбровая расслоенная интрузия Чиней (Gongalsky et al., 2008), неопротерозойский Йоко-Довыренский массив (Ariskin et al., 2015) и позднемезозойские высококалиевые щелочные комплексы Алданского щита (Bogatikov et al., 1994; Mitchell et al., 1994; Vladykin et al., 2005; Daves et al., 2006; Doroshkevich et al., 2020). Эти данные позволяют предполагать наличие единого древнего обогащённого источника в пределах Алданского щита. Полученные первые минералогические, петрографические и петролого-геохимические данные по породам массивов р. Хани указывают на генетическое родство пироксенитов и карбонат-полевошпатовых пород. При этом, от пироксенитов к карбонат-полевошпатовым породам увеличивается содержание РЗЭ, Zr-Hf и Nb-Ta. Геохимическая эволюция пород отразилась и на особенностях состава минералов. Так, например, в апатите происходит увеличение количества РЗЭ от пироксенитов к карбонат-полевошпатовым породам. Построена петрогенетическая модель эволюции лампроитовой магмы на примере даек Рябинового массива и обоснована силикатно-карбонатная ликвация в процессе ее кристаллизации. Модель предполагает, что высококальциевые камафугитовые магмы формировались из обогащенной флогопитом и карбонатами субконтинентальной литосферной мантии, плавление которой привело к формированию лампроитовой магм. Подобная модель предполагается и для средиземноморских тизнотитанистых лампроитов. Установленная последовательность формования даек от оливиновых лампроитов (диатремма и дайка апофиза) – шонкинит-порфиров – минетт – сиенит-порфиров и микросиенитов отражает процессы дифференциации в глубинной промежуточной камере (камерах). При этом дифференциация течения, которая наблюдаются в некоторых дайках указывают на то, что эта дайки являлись проточными каналами для вулканических пород, а отчетливые зоны закалки указывают на быструю кристаллизацию и, следовательно, на малую глубинность их становления. Принципиальная схема эволюции низкотитанистых лампроитов массива Рябиновый выглядит следующим образом. На начальном этапе происходит кристаллизационно-гравитационная дифференциация оливина и хромита из родоначальной высокомагнезиальной высококалиевой магмы. Интервал по температуре судя по зональным вкрапленникам оливина достаточно значительный - 1300-1100°С. Как нами было показано ранее, этому этапу может соответствовать формирование оливин-хромитовых кумулятов, которые по составу отвечают дунитам массива Инагли (Чайка, Изох, 2019). Эта дифференциация наблюдается даже в пределах штока (Шарыгин и др., 1996). На следующим этапе система выходит на котектику клинопироксен-флогопит, которой соответствуют шонкинит-порфиры или безоливиновые лампроиты. В них вкрапленники представлены зональными клинопироксеном, флогопитом и апатитом, а КПШ наблюдается только в основной массе. На этом этапе нами была зафиксирована силикатно-карбонатная ликвация, которая выражается в появлении мелких глобул доломит-пироксен-флогопитового состава. Проявление силикатно-карбонатной ликвации в шонкинит-порфирах фиксируется также в падении содержания Sr во вкрапленниках апатита и Ва во вкрапленниках флогопита. В минеттах силикатно-карбонатная ликвация проявлена более отчетливо. Глобулы в них представлены карбонатом, КПШ и флюоритом. При этом также наблюдается обеднение апатита стронцием, а флогопита - барием. Завершается дифференциация формированием даек сиенит-порфиров, в которых вкрапленники представлены биотитом и калиевым полевым шпатом.

 

Публикации

1. Дорошкевич А.Г., Прокопьев И.Р., Пономарчук А.В., Саватенков В.М., Кравченко А.А., Иванов А.И., Вольгемут‑Уэбервассе К. Petrology and geochemistry of the late Mesozoic Dzheltula alkaline igneous complex, Aldan–Stanovoy Shield, Russia: constraints on derivation from the ancient enriched mantle source International Journal of Earth Sciences, vol. 109, pp 2407–2423 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1007/s00531-020-01909-6

2. Е.А. Хромова, А.Г. Дорошкевич, И.А. Избродин ГЕОХИМИЧЕСКАЯ И Sr–Nd–Pb ИЗОТОПНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЩЕЛОЧНЫХ ПОРОД И КАРБОНАТИТОВ БЕЛОЗИМИНСКОГО МАССИВА (ВОСТОЧНЫЙ САЯН) Геосферные исследования, № 1. С. 33–55 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.17223/25421379/14/3

3. Избродин И.А., Дорошкевич А.Г., Рампилов М.О., Елбаев А., Рипп Г.С. Late Paleozoic alkaline magmatism in Western Transbaikalia, Russia: Implications for magma sources and tectonic settings Geoscience Frontiers, vol. 11, pp. 1289–1303 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.gsf.2019.12.009

4. Николенко А.М., Дорошкевич А.Г., Пономарчук А.В., Редина А.А., Прокопьев И.Р., Владыкин Н.В., Николаева И.В. Ar-Ar geochronology and petrogenesis of the Mushgai–Khudag alkaline‑carbonatite complex (southern Mongolia) Lithos, vol. 372–373, 105675 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105675

5. Николенко Е.И., Лобов К.В., Агашев А.М., Тычков Н.С., Червяковская М.В., Шарыгин И.С., Николенко А.М. 40Ar/39Ar Geochronology and New Mineralogical and Geochemical Data from Lamprophyres of Chompolo Field (South Yakutia, Russia) Minerals, 10, 886 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.3390/min10100886

6. Пономарев ЖД, Прокопьев ИР, Дорошкевич АГ, Чеботарев ДА Геохимическая характеристика магнезиокарбонатитов апатитоносного рудопроявления Муосталаах и месторождения фосфатов Бирикээн (Алданский щит, Ю. Якутия) «Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле», - (год публикации - 2021)

7. Пономарчук А. В., Прокопьев И. Р., Дорошкевич А. Г., Семенова Д. В., Кравченко А. А., Иванов А. И. ГЕОХРОНОЛОГИЯ МЕЗОЗОЙСКОГО ЩЕЛОЧНОГО МАГМАТИЗМА ДЛЯ ТЫРКАНДИНСКОЙ И АМГИНСКОЙ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ЗОН (АЛДАНСКИЙ ЩИТ): НОВЫЕ U-Pb Ar-Ar ДАННЫЕ Геосферные исследования, - (год публикации - 2020)

8. Д. В. Жумадилова Геология и возраст пород щелочно-ультраосновного карбонатитового комплекса Арбарастах (Алданский щит, Якутия) Материалы 58-й Междунар. науч. студ. конф. 10–13 апреля 2020 г., Новосиб. гос. ун-т. — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2020, - (год публикации - 2020)

9. Жумадилова Д.В., Прокопьев И.Р., Дорошкевич А.Г. ПЕТРОГРАФИЯ И МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПОРОД КАРБОНАТИТОВОЙ СЕРИИ ЩЕЛОЧНО-УЛЬТРАОСНОВНОГО КАРБОНАТИТОВОГО КОМПЛЕКСА АРБАРАСТАХ (АЛДАНСКИЙ ЩИТ, ЯКУТИЯ) Новые идеи в науках о Земле : в 7 т. Материалы IX Международной научной конференции молодых ученых «Молодые - Наукам о Земле»– М. : Издательство РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ, 2020, т. 2, стр 212-215 (год публикации - 2020)


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Согласно плану 2021 года были проведены полевые экспедиционные работы в Зиминском рудном районе (Восточно-Саянская провинция ультраосновных щелочных пород и карбонатитов) в Иркутской области. Необходимость проведения полевых работ в этом районе была продиктована временной и генетической связью высокопродуктивного в плане рудоносности поздненеопротерозойского этапа щелочного магматизма в пределах Алдан-Станового щита (Арбарастахский массив) с таковым в Восточно-Саянской области. На Белозиминском, Большетангинском, Среднезиминском щелочных массивах были отобраны все основные разновидности пород (мельтейгиты, ийолиты-уртиты, нефелиновые сиениты, карбонатиты, рудоносные метасоматиты, дайки ультраосновных лампрофиров), слагающие комплексы на различные виды исследований (геохронологические, минералогические, петролого-геохимические, изотопные). Также было проведено геологическое изучение трубки взрыва и дайки кимберлитоподобных пород, расположенных в 12 км на юго-запад от Белозиминского массива На Марском и Кременьшетском высококалиевых вулканических постройках (речная сеть Бирюсы), отобраны представительные пробы на различные виды исследований (геохронологические, минералогические, петролого-геохимические, изотопные) высококалиевых щелочных игнимбритов, туфов и эффузивов, основных вулканитов, долеритов и габбро-долеритов. Основное внимание было уделено щелочным эффузивам, поскольку они являются продуктами широкопроявленного неопротерозойского эксплозивного извержения в Бирюсинском Присаянье (Летникова и др., 2021) и имеют временную и пространственную связь с щелочными карбонатитовыми комплексами Зиминского рудного района. Установлены главные и второстепенные минералы-концентраторы редких и редкоземельных элементов в рудоносных породах комплекса Арбарастах и массивов р. Хани. В щелочном карбонатитовом комплексе Арбарастах рудоносными являются карбонатиты и фоскориты. Проведенные исследования показали, что фоскориты комплекса Арбарастах представлены двумя группами. В фоскоритах первой группы наблюдается явное преобладание цирконий-содержащих фаз (бадделеит, цирконолит) над пирохлором. В пирохлорах отмечаются низкие концентрации РЗЭ (не более 3 мас%), цирконолит обогащен Nb2O5 (до 17 мас%) и РЗЭ (до 14 мас%). В фоскоритах второй группы преобладает пирохлор, обогащенный Ta, Th и U. Краевые части зерен минерала часто обогащены Ba, Ti и, в меньшей степени, РЗЭ. Это обогащение, вероятно, связано с постмагматическими процессами, сопровождавшиеся кристаллизацией барита. Бадделеит в фоскоритах второй группы присутствует в меньшем количестве по сравнению с первым типом и обогащен Nb (до 0.14 ф.е.). В карбонатитах РЗЭ и редкоэлементыми минералами являются апатит, пирохлор (с высоким содержанием UO2 (до 20 мас%) и Ta2O5 (до 13 мас%)), циркон, титанит и рутил (с повышенные концентрациями Nb2O5 до 11 мас%). Для всех апатитов комплекса отмечается повышенное содержание РЗЭ, преимущественно легких лантаноидов: в апатите пироксенитов и карбонатитов содержание РЗЭ составляет в среднем 10000 г/т, редко достигая 22000 г/т; в апатите фоскоритов содержания РЗЭ ниже и не превышают 6000 г/т. Как продукты постмагматических процессов, в большинстве пород комплекса (фоскориты, силикокарбонатиты, карбонатиты, пироксениты) повсеместно встречаются стронадельфиты с суммарным содержанием оксидов РЗЭ до 45 мас % и карбонаты редких земель, такие как бастнезит-Се, бурбанкит, паризит-Се. Изучение минерального состава пироксенитов и клинопироксен-карбонат-полевошпатовых пород массивов р. Хани и редкоэлементного состава основных породообразующих минералов (клинопироксен, апатит, титанит, циркон) в них показало, что основными концентраторами РЗЭ являются апатит и титанит. При этом, апатит клинопироксен-карбонат-полевошпатовых пород характеризуется более высокими концентрациями РЗЭ (до 10500 г/т) по сравнению с минералом пироксенитов (сумма РЗЭ до 5500 г/т). Определено, что уровень содержаний РЗЭ в титаните обеих типов пород варьирует от 8500 до 17100 г/т, при это в составе преобладают средние лантаноиды. Отмечено, что определенный вклад в редкоэлементную характеристику пироксенитов и клинопироксен-карбонат-полевошпатовых пород вносят такие постмагматические минералы, как эпидот-алланит, анкилит-Се, монацит-Се, торит. Изучение даек айлликитов, имеющих пространственную и временную связь (геохронологические исследования 2020 года) с породами комплекса Арбрарастах показало, что они обладают минералогическими характеристиками пород, кристаллизовавшихся из первичных магм, такими как оливин с высоким содержанием форстерита, Mg-ильменит и высокохромистая шпинель. Различия в зональности оливина, морфология и распределение химических элементов указывают на то, что оливин в айликитах представлен несколькими генетическими типами: ксеногенный оливин (высокомагнезиальные ядра) из перидотита; оливин (высокожелезистые ядра), кристаллизующийся из ранней порции эволюционировавшего айлликитового расплава; и оливин, образовавшийся при кристаллизации айлликитового расплава. Состав последнего от центра к краю характеризуется уменьшением содержания Ni и Cr из-за фракционирования оливина, ильменита и хромита; и увеличением концентраций Mn и Ca, что соответствует обогащению этими элементами в остаточном расплаве. Оливин характеризуется низкими значениями 100 * Ca / Fe (от 0,4 до 1,2) и 100 * Mn / Fe (от 1 до 2) и умеренными - 100 * Ni / Mg (от 1,4 до 0,4), что свидетельствует в пользу присутствия флогопита в мантийном источнике. Шпинель показывает широкие вариации состава с двумя трендами их эволюции, один из которых соответствует тренду от хромита к титаномагнетиту, а второй – от титаномагнетита к магнезио-ульвошпинель-магнетиту. Последний тренд указывает на кристаллизацию магнезио-ульвошпинель-магнетита из остаточного айлликитового расплава при высокой активности магния на поздней стадии эволюции системы, которая вызвала образование доломита в основной массе айлликита. Состав ильменита (от богатого магнием до богатого марганцем) также отражает карбонатную природу айлликитового расплава. Рассчитанные температуры (Al-в оливине) от 995 до 1290 °C и значения fO2 (пара оливин-шпинель) от +0,53 до -0,85 ΔFMQ и от ΔNNO −0,9 до ΔNNO −2,0 (перовскитовый кислородный барометр) отражают раннюю стадию кристаллизации айлликита, тогда как температура гомогенизации вторичных расплавных включений в оливине (700-720 ° C) характеризует позднюю стадию кристаллизации айлликита. Поскольку айлликиты обогащены магматическими карбонатами, редкоэлементными и редкоземельными минералами, что наряду с вышеперечисленными фактами, указывает на петрогенетическую связь между айлликитами, силикокарбонатитами, карбонатитами и фоскоритами комплекса Арбарастах. Данные по изучению вторичных расплавных включений в оливине и первичных расплавных включений во флогопите ультраосновных лампрофиров комплекса Арбарастах позволили определить, что первичный расплав, из которого кристаллизовались айлликиты был высококалиевым и карбонатитовым по составу и, по всей вероятности, являлся материнским для щелочных пород комплекса Арбарастах. Проведенные комплексные минералогические, петролого-геохимические и термобарогеохимические исследования пока на подтверждают участие процессов ликвации, а скорее свидетельствуют в пользу кристаллизационной дифференциации, в том числе как вероятного механизма образования рудоносных силикокарбонатитов и фоскоритов (Prokopyev et al., 2021). При этом, последовательность кристаллизации силикокарбонатитов, карбонатитов и фоскоритов не соответствует простому одноактному процессу кристаллизационной дифференциации. Определено, что силикокарбонатиты и карбонатиты формировались несколькими импульсами из единого щелочного Ca – Na – K – силикокарбонатитового расплава, а фоскориты являлись продуктом дифференциации карбонатитового расплава и кристаллизовались из остаточного богатого Fe фосфатно-карбонатного расплава при температуре более 720°C при последовательном внедрении различных порций расплава. Силикатно-фосфатно-карбонатные расплавы были ответственными за Zr-Nb минерализацию карбонатитов при температурах более 540–575°C; гидротермальная редкоземельная минерализация кристаллизовалась из солевых (60–70 мас.%) карбонатитовых остаточных флюидов Na-Ca-Mg-F-карбонатного состава при 350–300°C. Ca – Sr-карбонатные, а также Na – гидрокарбонатные флюиды были ответственны за Ba – Sr – REE минерализацию фоскоритов при ~ 500–480°C и 450–430°C. Исследования расплавных включений в клинопироксене пироксенитов комплекса Арбарастах показали, что основная силикатная фаза массива кристаллизовалась из щелочного фосфатно-карбонатно-силикатного расплава. Состав расплавных включений пироксенитов схож с составом расплавных включений в клинопироксене силкокарбонатитов комплекса Арбарастах (Prokopyev et al., 2021), что свидетельствуют о едином источнике расплавов силикокарбонатитов и пироксенитов, а также показывает, что эволюционирующий щелочно-карбонатно-силикатный расплав концентрирует ряд рудных элементов - Ti, LREE, Th, Zr, Nb (Ta). Проведенные геохронологические, минералогические и петролого-геохимические исследования массивов р. Хани, которые сложены пироксенитами (обогащенные апатитом), оливин-флогопитовыми пироксенитами и клинопироксен-карбонат-полевошпатовыми породами (распространены по периферии пироксенитовых тел) подтверждают их генетическую связь. Геохимические и изотопно-геохимические характеристики оливиновых пироксенитов и пироксенитов свидетельствуют, что они могли формироваться из метасоматизированного гранат-содержащего перидотита. При этом оливиновые пироксениты и пироксениты могут представлять собой кумулаты ранних стадий кристаллизации щелочного базальтового расплава. Петролого-геохимические данные не подтверждают возможность образования клинопироксен-карбонат-полевошпатовых пород как продуктов кристаллизационной дифференциации этого расплава. Кроме того, клинопироксен-карбонат-полевошпатовые породы по составу радиогенных изотопов (Sr, Nd, Pb) отличаются от клинопироксенитов. Этот факт, также, как и полученные результаты по включениям в совокупности с химизмом минералов, скорее свидетельствуют в пользу того, что клинопироксен-карбонат-полевошпатовые породы являются контактово-метасоматическими образованиями (фенитами) для пироксенитовых интрузий р. Хани. Обобщение результатов проведенных комплексных исследований по проекту за период 2019-2021 гг позволило обосновать геологические, петрологические, геохимические и физико-химические факторы формирования разнотипного ниобий-редкоземельного, апатит-редкоземельного, флюоритового оруденения, связанного с исследованными щелочными комплексами Алдан-Станового щита

 

Публикации

1. Владыкин Н.В., Пирайно Ф. Types of carbonatites: Geochemistry, genesis and mantle sources Lithos, 386–387 (2021) 105982 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.lithos.2021.105982

2. Дорошкевич А.Г., Шарыгин В.В., Пономарчук А.В, Изох А.Э., Избродин И.А., Зубакова Е.А., Прокопьев И.Р. , Сергеев С.А. Новые данные о возрасте пород пироксенитовых массивов р. Хани (Алдано-Становой Щит) Геосферные исследования, - (год публикации - 2022)

3. Крук М.Н., Дорошкевич А.Г., Прокопьев И.Р., Избродин И.А. Mineralogy of Phoscorites of the Arbarastakh Complex (Republic of Sakha, Yakutia, Russia) Minerals, 11, 556. (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/min11060556

4. Прокопьев И.Р., Дорошкевич А.Г., Жумадилова Д.В., Старикова А.Е., Нугуманова Я.Н., Владыкин Н.В. Petrogenesis of Zr–Nb (REE) carbonatites from the Arbarastakh complex (Aldan Shield, Russia): Mineralogy and inclusion data Ore Geology Reviews, 131 (2021) 104042 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2021.104042

5. Прокопьев И.Р., Дорошкевич А.Г., Пономарчук А.В., Крук М.Н., Избродин И.А., Владыкин Н.В. Геохронология щелочно-ультраосновного карбонатитового комплекса Арбарастах (Алданский Щит, Якутия): новые Ar-Ar И U-Pb данные Геосферные исследования, - (год публикации - 2022)

6. Рампилова М., Дорошкевич А., Виладкар Ш., Зубакова Е. Mineralogy of Dolomite Carbonatites of Sevathur Complex, Tamil Nadu, India Minerals, 11, 355. (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/min11040355

7. Е.А. Зубакова Минеральный состав пород Ханинского массива (Алданский щит, Якутия) Металлогения древних и современных океанов-2021. Сингенез, эпигенез, гипергенез. Научное издание. – Миасс: ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН, 2021, т 27, с. 141-145 (год публикации - 2021)

8. Зубакова Е.А. Минералогия пород Ханинского массива (Алданский щит, Якутия) Материалы 59-й Международной научной студенческой конферен-ции МНСК-2021: Геология / Новосиб. гос. ун-т. – Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2021, с 69 (год публикации - 2021)

9. Прокопьев И. Р., Старикова А. Е Состав расплавных включений в оливинах ультраосновных лампрофиров редкометальных щелочно-карбонатитовых комплексов Чадобец и Арбарастах (юг Сибирского кратона) Новое в познании процессов рудообразования: Десятая Российская молодёжная научно- практическая Школа с международным участием М.: ИГЕМ РАН, стр 235-237 (год публикации - 2021)


Возможность практического использования результатов
Полученные в рамках проекта главные петрологические, геохимические и физико-химические факторы, определяющие высокую рудоносность исследуемых щелочных комплексов Сибири и их верификация, могут быть важными при определении технологических свойств руд, которые необходимо учитывать при разработке схем извлечения рудных компонентов, для поисков и оценки рудных месторождений и восстановления общей эволюционной картины формирования щелочного магматизма южной части Сибирского кратона и связанного с ним разнотипного (Nb-REE, P-REE, Ba-Sr-F-REE) промышленного оруденения.