Минералого-геохимические особенности редкометальных щелочных пород Северного Прибайкалья
![Диссертация: Минералого-геохимические особенности редкометальных щелочных пород Северного Прибайкалья](https://niscu.ru/work/5118384/cover.png)
Основные научные результаты представлялись на Молодежных научных конференциях «Современные проблемы геохимии» (Иркутск, 2002, 2006, 2007, 2009), Сибирской Международной конференции по наукам о Земле (Новосибирск, 2006), Международном семинаре «Глубинный магматизм, его источники и плюмы» (Иркутск, 2006), XXIII Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2009… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ БУРПАЛИНСКОГО И АКИТСКОГО МАССИВОВ
- Глава 2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ, ВОЗРАСТ МАССИВОВ И МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПОРОД
- 2. 1. Акитский массив
- 2. 2. Бурпалинский массив
- 2. 3 Данные возраста
- Глава 3. ПЕТРОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОРОД
- 3. 1. Акитский массив
- 3. 2. Бурпалинский массив
- Глава 4. МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БУРПАЛИНСКОГО И АКИТСКОГО МАССИВОВ
- 4. 1. Химический состав породообразующих минералов
- 4. 1. 1. Слюды Акитского массива
- 4. 1. 2. Слюды Бурпалинского массива
- 4. 1. 3. Амфиболы Бурпалинского и Акитского массивов
- 4. 1. 4. Пироксены Акитского массива
- 4. 1. 5. Пироксены Бурпалинского массива
- 4. 2. Минералогическая характеристика пород Акитского массива
- 4. 3. Типохимизм цирконосиликатов массива Бурпала
- 4. 1. Химический состав породообразующих минералов
- Глава 5. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОРОД
- 5. 1. Геохимия редкоземельных элементов
- 5. 1. 1. Бурпалинский массив
- 5. 1. 2. Акитский массив
- 5. 2. Геохимия других редких элементов
- 5. 1. Геохимия редкоземельных элементов
- Глава 6. ГЕНЕЗИС ПОРОД, ТЕРМОБАРОГЕОХИМИЯ И МАНТИЙНЫЕ ИСТОЧНИКИ
- 6. 1. Генезис пород
- 6. 2. Термобарогеохимия
- 6. 3. Мантийные источники по данным геохимии изотопов
Минералого-геохимические особенности редкометальных щелочных пород Северного Прибайкалья (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Актуальность работы.
Определяется тем, что с данными массивами связаны уникальные редко-метальные месторождения Та, Nb, Zr, Y, TR без которых не может обойтись современная электронная и космическая промышленность. Поэтому изучение закономерности их формирования поможет разработать критерии поисков месторождений полезного сырья. Цели и задачи работы.
Диссертация посвящена изучению минералого-геохимических особенностей двух уникальных массивов щелочных пород — Бурпалинского и Акитского, расположенных в Сев. Прибайкалье, которые помогут понять причины появления подобных месторождений в щелочных породах. Для достижения этой цели решались следующие задачи:
1. Уточнение схемы формирования пород и возрастов массивов. Построение петрохимических и геохимических трендов составов пород массива, выявление эволюции щелочной магмы при дифференциации от ранних пород к поздним, которая приводит к накоплению редких элементов.
2. Исследование химизма породообразующих минералов: пироксенов, амфиболов и слюд, и на основе закономерностей изменения их состава (от ранних пород к поздним), уточнение редкометальной эволюции первичной магмы.
3. Исследование редких разновидностей слюд в необычных карбонатитах Акитского массива и подтверждение их карбонатитовой природы.
4. Выявление структурных закономерностей цирконосиликатов Бурпалинского массива и их эволюции при изменении химизма в расплавах.
5. Выяснение геохимических и генетических особенностей изученных редкометальных пород и определение источников их магм. Фактический материал и методы исследований.
Материал для изучения Акитского массива был собран в 2001 г. Изучение материала Бурпалинского массива базировалось на пробах, собранных Владыкиным Н. В. в 1991 г. и находящихся в музее щелочных пород. Исследования проводились в рамках планов НИР института, проектов РФФИ и интеграционного проекта СО РАН, одним из исполнителей которых являлся автор диссертации.
Проведено изучение более 100 образцов и более 200 шлифов пород массивов содержащих редкометальные минералы. Проведен химический анализ более 300 геохимических проб пород, более 200 силикатных и микрозондовых анализов породообразующих минералов и 50 микрозондовых анализов цирко-носиликатов и акцессорных минералов. Кроме того, получены данные более 300 количественных эмиссионно-спектральных определений редких элементов в породах массива и 90 определений редких элементов методом ICP-MC. Получены изотопные данные (Sr-Nd, Pb, О.) двух проб Акитского и четырех проб Бурпалинского массива, на основе которого делались выводы о глубинном источнике магм массивов. Аналитические результаты обрабатывались петрохи-мическими, геохимическими методами с помощью ЭВМ. Основные защищаемые положения.
1. По геологическим и петрохимическим данным кристаллизация пород Бурпалинского и Акитского массивов идет по следующей схеме: шонкини-ты-^ №-сиениты-> щелочные сиениты-> Qu-сиениты-^ сиенитовые пегматиты-^ апатит-флюоритовые породы-^ щелочные граниты~> карбонатиты. Возраст Акитского сиенитов массива — 200 млн. лет, карбонатитов — 186 млн. лет, а пегматитов Бурпалинского массива — 287 млн. лет.
2. В процессе дифференциации щелочной магмы в породообразующих пироксенах и амфиболах идет возрастание Na-Fe составляющих и Fe относительно Mg в слюдах, а в карбонатитах образуется Li-F-Mg слюда — тайниолит.
3. Редкометальная специфика рудоносных щелочных пегматитов массива Бурпала реализуется образованием специфичных Zr-силикатов, повышение кремнекислотности которых согласуется в них с образованием ряда [Si04]-> [Si207]-> [Si309]-> [Si4On]-> [Si60i5] и с увеличением кремнекислотности пород.
4 Поведение редких элементов в породах массивов закономерно меняется от ранних пород к поздним. В пегматитах Бурпалинского массива 6 различных типов спектров TR определяется парагенезисами определенных редко-метальных минералов.
5. По геологическим и термобарогеохимическим данным силикатные породы обоих массивов образовались из магматического расплава, а апатит-флюоритовые породы — из остаточного флюид-расплава при Т-800−560°С. По изотопным данным Nd-Sr и РЬ их первичные магмы образовались из обогащенного мантийного источника ЕМ-2. Научная новизна.
Данные массивы детально исследовались в 60-е гг. XX века. Нами предложена новая схема формирования массивов, которая подтверждена петрохи-мическими методами исследования пород и изучением химизма породообразующих минералов. Получены новые современные аналитические данные о петрохимических и геохимических особенностях пород массивов и редкоме-тальных пегматитов. Впервые детально исследованы составы породообразующих минералов во всех разновидностях интрузивных пород массивов, пегматитов и карбонатитов. Детально изучены редкие разновидности Li-Mg слюдтайниолитов. Получены новые данные о цирконосиликатах Бурпалинского массива, они систематизированы по кристаллохимическим параметрам и показана связь их кремнекислотности с химизмом пород. Впервые получены данные температур образования апатит-флюоритовых пород методом термобарогеохи-мии. Определен возраст пород Бурпалинского массива по цирконам, впервые получены данные по изотопии Sr-Nd и определен тип мантийного источника обоих массивов.
Практическая значимость работы.
1. В процессе исследования дана детальная характеристика вещественного состава: как самих пород массива, так и редкометальных руд, имеющих большое практическое применение.
2. Выяснены генетические условия образования пород и минералов массивов и типы их мантийных источников, что можно использовать в прогнозировании поисков подобных месторождений. Апробация работы и основные публикации.
Основные научные результаты представлялись на Молодежных научных конференциях «Современные проблемы геохимии» (Иркутск, 2002, 2006, 2007, 2009), Сибирской Международной конференции по наукам о Земле (Новосибирск, 2006), Международном семинаре «Глубинный магматизм, его источники и плюмы» (Иркутск, 2006), XXIII Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2009) и т. д.
По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, из них 2 статьи в рецензируемых российских журналах. Объем и структура работы.
Работа общим объемом 137 страниц состоит из введения, шести глав, заключения, и списка литературы из 67 наименований. Материал сопровождается 64 рисунками и 22 таблицами. Благодарности.
Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю д.г.-м.н. Н. В. Владыкину за участие в формировании научных взглядов, руководство в проведении исследовательской работы, всестороннюю поддержку и предоставленную коллекцию образцов. За оказанное плодотворное влияние на работу, ценные советы и всестороннюю помощь автор признателен Т.С. Тор-беевой. За обсуждение различных вопросов автор выражает благодарность А. Б. Перепелову (ИГХ СО РАН). За поддержку, сотрудничество и обсуждения различных вопросов автор признателен коллективу Лаборатории щелочных пород.
Автор благодарен аналитикам Института геохимии: A.JI. Финкельштейну (рентгено-спектральные анализы), Е. В. Смирновой и М. В. Пажитных (количественные эмиссионно-спектральные анализа TR и ICP-MS), JI.H. Матвеевой (химические анализы), А. Ю. Митрофановой (ICP-MS). Автор искренне благодарит А. Б. Котова (ИГиГД РАН) и Т. Миуазаки (Шинши Университет, Япония),.
Г. П. Сандимирову и Ю. А. Пахольченко (ИГХ СО РАН) за изотопные определения, В. Ю. Прокофьева (ИГЕМ РАН) за термобарогеохимический анализ рас-плавных включений, а также Г. С. Риппа (ГИ СО РАН) и Н. В. Владыкина (ИГХ СО РАН — Шинши университет, Япония) за анализы минералов на электронном микроскопе.
Основные выводы работы можно сформулировать следующим образом:
1. По геологическим и петрохимическим данным кристаллизация пород Бурпалинского и Акитского массивов идет по следующим схеме: шонки ниты-> Neсиениты -> щелочные сиениты -> Quсиениты -> щелочные граниты -> щелочные пегматиты-^ апатит-флюоритовые породы -> кар бонатиты. Возраст Акитского сиенитов массива — 200 млн. лет, карбона титов — 186 млн. лет, а пегматитов Бурпалинского массива — 287 млн. лет.2. В процессе дифференциации щелочной магмы в породообразующих пи роксенах и амфиболах идет возрастание Na-Fe составляющих и Fe отно сительно Mg в слюдах, а в карбонатитах образуется Li-F-Mg слюда — тай ниолит.4. Поведение редких элементов закономерно меняется от ранних пород к поздним. В пегматитах Бурпалинского массива 6 различных типов спек тров TR определяется парагенезисами редкометальных минералов.5. По геологическим и термобарогеохимическим данным силикатные поро ды обоих массивов образовались из магматического расплава, а апатит флюоритовые породы — из остаточного флюид-расплава при Т-900−560 По изотопным данным Nd-Sr и РЬ их первичные магмы образовались из мантийного источника ЕМ-2.
Список литературы
- Андреев Г. В. Петрология формации калиевых, нефелиновых и щелочныхсиенитов. Новосибирск, Наука, 1981, 85 с.
- Андреев Г. В., Дворкин-Самарский В.А. Акитский щелочной массив // Магматические формации и связанные с ними полезные ископаемые. Тр. БКНИИ СО РАН, 1966, вып. 22, с. 96−103.
- Архангельская В.В. О длительности становления некоторых щелочных массивов Байкальской горной области // Докл. АН СССР, 1967, т. 175, № 3, с. 605−607.
- Бабанский А.Д., Рябчиков И. Д., Богатиков О. А. Эволюция щелочноземельных магм. М., Наука, 1983, 96 с.
- Багдасаров Ю.А., Власова Е. В., Скосырева М. В. Типоморфизм слюд ультраосновных щелочных пород и карбонатитов // Изв. АН СССР, сер. геол., 1985, № 6, с. 677−679.
- Бородин Л.С. Карбонатитовые месторождения редких элементов // Геохимия, минералогия и генетические типы месторождений редких элементов. М., 1966., т. 3., с. 215−256.
- Буланов В.А., Сизых А. И. Кристаллохимизм породообразующих минералов.Иркутск, 2005.
- Булах А.Г. Руководство и таблицы для расчета формул минералов // М., Недра, 1967 г., 145 с.
- Виноградов А.П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных пород земной коры // Геохимия, 1962, № 7, с. 555−571.
- Власов К.А. Геохимия, минералогия и генетические типы месторожденийредких элементов. М., Наука, 1964.
- Владыкин Н.В., Дусматов В. Д., Коваленко В. И. Полилитиониты: состав игенезис // Докл. РАН, 1995, Т.345, № 2, с. 223−227.
- Владыкин Н.В., Дусматов В. Д. Химический состав слюд массива ДарайПиоз (Таджикистан) // ЗВМО, 1996, № 3, с. 84−94.
- Владыкин Н.В., Миузаки Т. Уникальный массив щелочных пород — Бурпала// Труды научной школы «Щелочной магматизм земли», ГЕОХИ РАН, М., 2001, с. 73−75.
- Владыкин Н.В., Миузаки Т. Петрохимические и геохимические особенностиультраредкометального массива Бурпала // Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX—XXI вв.еков. Материалы конференции РФФИ, Иркутск, 2002, с. 193−195.
- Владыкин Н. В, Коваленко В. И., Дофман М. Д. Типоморфизм цирконо- и титаносиликатов из агпаитовых щелочных пород.
- Войткевич Г. В., Кокин А. В., Мирошников А. Е., Прохоров В. Г. Справочникпо геохимии, М., Недра, 1990, 480 с.
- Галимов Э.М. Геохимия стабильных изотопов углерода. М., Недра., 1968,226 с.
- Главнейшие провинции и формации щелочных пород, (под ред. Л.С. Бородина), М., Наука, 1974, 375 с.
- Геологический словарь. М., Недра, 1978, т. 2, 437 с.
- Геохимия редкоземельных элементов в эндогенных процессах (под ред.В.С.Самойлова), Новосибирск, Наука, 1982, 209 с.
- Жидков А.Я. Щелочные интрузии Сынныр и Бурпала Северного Прибайкалья. // Автореф. дис. канд. геол. наук, Л., 1956, 21с.
- Жидков А.Я. Новая Северо-Байкальская щелочная провинция и некоторыечерты нефелиносности ее пород // ДАН СССР, 1961, т. 140, № 1, с. 181−184.
- Жидков А.Я., Мирнина Л., Голубчина М. И. Об абсолютном возрасте щелочных и нефелиновых сиенитов Северо-Байкальского нагорья // ДАН СССР, 1963, т. 149, № 1, с. 152−157.
- Когарко Л.Н. Проблемы генезиса агпаитовых магм. М., Наука, 1977, 294 с.
- Когарко Л.Н. Щелочной магматизм в истории Земли и эволюция флюидногорежима мантии // ДАН, 1997, т. 348, № 5, с. 665−667.
- Когарко Л.Н., Хаин В. Е. Щелочной магматизм в истории Земли: опыт геодинамической интерпретации // ДАН, 2001, т.37, № 5, с. 677−679.
- Конев А.А. Нефелиновые породы Саяно-Байкальской горной области. Новосибирск, Наука, 1982, 201 с.
- Костюк В.П., Панина Л. И., Жидков А. Я., Орлова М. П., Базарова Т. Ю. Калиевый щелочной магматизм Байкало-Становой рифтогенной системы. Новосибирск, Наука, 1990, 239 с.
- Минералогия щелочных массивов и их месторождений (под ред.Е.И. Семенова), М., Наука, 1974, 247 с.
- Минералы. Справочник, М., Наука, Т. 4, Вып. 1, 1992, с. 543−548.
- Минералы (под ред. Ф.В. Чухрова), М., Наука, т. 3, 1974, 399 с.
- Панина Л.И. Минералого-генетическая характеристика некоторых щелочных массивов Прибайкалья. Новосибирск, Наука, 1972, 122 с.
- Плюснин Г. С, Самойлов B.C., Голышев С И. Метод изотопных пар, а 1 3С, 1 Я, а О и температурные фации карбонатитов // ДАН СССР, 1980, т. 254, № 5, с.1241−1245.
- Покровский Б.Г. Коровая контаминация мантийных магм по данным изотопной геохимии. М., Наука, 2000, 228 с.
- Портнов A.M. Кальциевый катаплеит — новая разновидность катаплеита //ДАН СССР, 1964, т. 154, № 3, с. 603−609.
- Портнов A.M. Кальциевый сейдозерит — новая разновидность сейдозерита //ДАН СССР, сер. геол., 1964, т. 156, № 2, с. 338−340.
- Портнов A.M., Нечаева Е. А. Нефелинизация в приконтактовых зонах щелочного массива Бурпала // Известия АН СССР, сер. геол., 1967, № 5, с. 7175.
- Портнов A.M. Ромбический ловенит- новая разновидность ловенита // ДАНСССР, сер. геол., 1966, т. 166, № 5, с. 199−201.
- Портнов A.M., Расцветаева Р. К. Власовит и марганцевый астрофиллит вщелочных сиенит-пегматитах Сев. Прибайкалья // ДАН СССР, сер. геол., 1966, т. 166,№ 4,с.941−943.
- Рипп Г. С, Владыкин Н. В., Дорошкевич А. Г., Сотникова И. А. Акитскиймассив щелочных пород и ассоциирующее с ним оруденение (Северное Прибайкалье) // Глубинный магматизм, его источники и плюмы, 2006, т.2, с. 285−304
- Ронов А.Б., Ярошевский А. А., Мигдисов А. А. Химическое строение земнойкоры и геохимический баланс главных элементов. М., Наука, 1990, 180 с.
- Рябчиков И.Д. Геохимическая эволюция мантии Земли. М., Наука, 1988, 37с.
- Самойлов B.C. Геохимия карбонатитов. М., Наука, 1984, 190 с.
- Справочник по геохимии / Г. В. Войткевич и др. — М., Недра, 1990, 278 с.
- Скляров Е.В., Гладкочуб Д. П., Донская Т. В., Иванов А. В. и др. Интерпретация геохимических данных. М.: Интермет Инжиниринг, 2001, 288 с.
- Флейшер М. Словарь минеральных видов. М., Мир, 1990, 204 с.
- Ярмолюк В.В., Коваленко В. И. Рифтогенный магматизм активных континентальных окраин и его рудоносность. М., Наука, 1991, 184 с.
- Ярошевский А.А. Кларки геосфер // Справочник по геохимии поисков полезных ископаемых. // М., Недра, 1990, с. 7−14.
- Bell К. Preface // Carbonatites: genesis and evolution / ed: K. Bell L. UnwinHuman, 1989, p/ vii-viii.
- Bell K., Blenkinsop J. Neodymium and strontium isotope geochemistry ofcarbonatites // in Carbonatites: genesis and evolution (ed. By K. Bell). LondonBoston-Sydney-Wellington. Unwin Hyman, 1989, p. 278−300.
- Bell K., Dawson J.B. An assessment of the allerged role of evaporates and salinebrines in the origin of natrocarbonatite // Ibid, 1995, p. 137−147.
- Chakhmouradian A.R. et. all. Loparite and «metaloparite» from the Burpalaalkaline complex, Baikal Alkaline Province (Russia). MINERALOGICAL MAGAZINE 63, 1999, p. 519−534.
- Kogarko L.N., Kononova V.A., Orlova M.P., Wooley A.R. Alkaline Rocks andCarbonatites of the world. Part 2 // Former USSR. Chapman and Hall, London, 1995.
- Kogarko L.N. Problem of the genesis of agpaitic magmas (in Russian) //Moskow, Nauka Publishers, 1977, 294 p.
- Krogh Т.Е. A low-contamination method for hydrothermal decomposition ofzircon and extraction of U and Pb for isotopic age determination // Geochim. et cosmochim. acta, 1973, V.37, p.485−494.
- Ludwig K.R. PbDat for MS-DOS, version 1.21 // U.S. Geol. Survey Open-FileRept, 88−542, 1991,35р.
- Ludwig K.R. ISOPLOT/Ex.Version 2.06. A geochronological toolkit forMicrosoft Excel. Berkley Geochronology Center Sp. Publ, 1999, № la, 49 p.
- Mattinson J.M. A study of complex discordance in zircons using step-wisedissolution techniques // Contrib. Mineral. Petrol., 1994, V.116, p. 117−129.
- Merlino S., Pekchiazzi N., Khomyakov A.P., Pushcharovsky D.Y., Kulikova
- M., Kuzmin V.I. (1990): Burpalite, a new mineral from Burpalinskii massif, north Transbaikal, USSR: its crystal structure and OD character // Eur. J. Mineral, 2, p. 177−185.
- Morimoto, Nobuo. Nomenclature of Pyroxenes // Canadian Mineralogist, 1989,27, p. 143−156.
- Morimoto, Nobuo. Nomenclature of Pyroxenes // Canadian Mineralogist, 1989,27, с 143−156.
- Nelson D.R. Isotopic characteristics of potassic rocks: evidence for theinvolvement of subducted sediments in magma genesis // Lithos, 1992, V. 28, p. 403−420.
- Portnov A. Mineralogy of the Burpala Alkaline Massif// (Abstract) Mineralogicalrecord, 32, 2001,42 c.
- Stacey J.S., Kramers I.D. Approximation of terrestrial lead isotope evolution by atwo-stage model // Earth Planet. Sci. Lett, 1975, V. 26, N.2, p. 207−221.
- Steiger R.H., Jager E. Subcomission of Geochronology: convension of the use ofdecay constants in geo- and cosmochronology // Earth Planet. Sci. Lett, 1976, V. 36, N. 2, p. 359−362.
- Woolley A.R. Igneous silicate rocks associated with carbonatites: their diversity, relative abundances and implications for carbonatite genesis // Periodico di Mineralogia, 72, 2003, p. 9−17. ©-ь
- Wooley A.R., Kempe D.R.C. Carbonatite: nomenclature, average chemicalcompositions, and element distributions // In Bell K. (ed) carbonatites: genesis and evolution, Unwin Hyman, London, 1989, p. 1−14.