ВАРИАЦИИ СОСТАВОВ АПАТИТА И МИНЕРАЛОВ РЕДКИХ ЗЕМЕЛЬ В СВЯЗИ С ТРЕНДАМИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ В РАССЛОЕННОМ МАССИВЕ МОНЧЕПЛУТОН (Кольский полуостров) : научное издание

Описание

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2021

Идентификатор DOI: 10.15372/GiG2020173

Ключевые слова: Compositional variations of apatite, REE minerals, behavior of volatiles, mineralogical and geochemical crystallization trends, Monchepluton layered complex, layered intrusions, mafic-ultramafic complexes, Kola Peninsula, Fennoscandian shield, Вариации составов апатита, минералы редких земель, поведение летучих компонентов, минералого-геохимические тренды кристаллизации, массив Мончеплутон (Мончегорский), расслоенные интрузии, мафит-ультрамафитовые комплексы, Кольский полуостров, Фенноскандинавский щит

Аннотация: Изучены вариации составов апатита (Ap) и редких земель (РЗЭ) в сопоставлении с геохимическими трендами и вариациями породообразующих минералов в массиве Мончеплутон. Установленные вариации Ap отличаются по своему характеру от трендов других расслоенных интрузий. Во всех подразделениях и блоках массива вариации составов Ap принципиально подобны. Не наблюдается корреляции составов (содержаний Cl) со степенью магнезиальности апатитсодержащих пород и сосуществующих с Ap раннемагматических силикатов. Значительно развит хлорапатит (>6 мас. % Cl). На диаграмме F-Cl-OH отмечаются широкие поля твердых растворов, представленные комбинациями компонентов хлорапатита, гидроксилапатита и фторапатита. На оси Cl-F точки составов полностью отсутствуют, что объясняется фактором кристаллохимической природы. Составы Ap в краевой серии (массив Нюд) обеднены Cl, соответствуя гидроксилапатиту с повышенным содержанием фторапатитового компонента. Выделяются две области: ≤ 3 мас. % Cl и > 6 мас. % Cl, в которые преимущественно ложатся точки составов Ap из всех подразделений массива Мончеплутон. Предполагается существование двух основных генераций Ap. Начало кристаллизации ранней генерации увязывается с накоплением значимых уровней P, F, Cl и др. несовместимых компонентов на раннем этапе кристаллизации H2O-содержащего интеркумулусного расплава. Вероятна его последующая дегазация с отделением F от Cl (F остается в расплаве; Cl распределяется во флюидную водосодержащую фазу). На первом этапе кристаллизуются комбинации фаз гидроксилапатита и фторапатита с низким содержанием Cl. На позднем этапе из высокохлористого флюида формируется хлорапатит. В процессе автометасоматического преобразования и реакции Cl-содержащего флюида с плагиоклазом и пироксеном в массиве Поаз кристаллизовались зерна феррохлоропаргасита (4.1 мас. % Cl). Максимальные содержания Sr (до 4.1 мас. % SrO) свойственны Ap из высокомагнезиальных кумулатов Дунитового блока и массивов гор Кумужья, Ниттис, Травяная. Эта особенность связана с накоплением Sr в интеркумулусном расплаве, где Ap явился единственно возможным минеральным носителем Sr в связи с отсутствием или весьма малым развитием интеркумулусного плагиоклаза. Редкоземельные элементы совместно с Sr и P аккумулировались на поздних стадиях кристаллизации интеркумулусного расплава, из микрообъемов которого формировались монацит-(Ce), РЗЭ-содержащий апатит и алланит-(Ce). В массиве Сопча в сосуществовании с Ap формировался ловерингит. Впервые для расслоенной интрузии на диаграмме Ce-La-Nd выявлен единый и довольно протяженный тренд составов РЗЭ-содержащих фосфатов (монацит и РЗЭ-содержащий Ap) с преобладающим замещением La ↔ Nd при относительно постоянном уровне Ce. We have investigated the compositional variations of apatite (Ap) and rare-earth element (REE) minerals in the Monchepluton layered complex on the Kola Peninsula. On the basis of large sets of pertinent analytical data, we have estimated geochemical trends involving major, minor, and trace elements and studied their relation with the compositions of rock-forming silicate and oxide minerals. The variations observed in Ap differ considerably from trends reported for other layered intrusions. The composition fields of Ap are not consistent with the variations in the chemical composition of the bulk rocks and their constituent minerals, as determined along the representative cross sections of the entire complex. The compositional variations of Ap are fairly similar in all units of the complex. Chlorapatite (>6 wt.% Cl) is invariably abundant. There is no relationship between the Cl content of Ap and the degree of magnesium enrichment of the coexisting early magmatic silicates. In the F-Cl-OH diagram, broad fields of ternary solid solution are observed. There are no compositions along the Cl-F axis. The compositions of Ap are notably poor in Cl in the marginal series (the Nyud massif) and correspond to hydroxylapatite with a high content of fluorapatite component. Two composition fields of Ap are recognized in the Monchepluton complex: ≤3 wt.% and >6 wt.% Cl; there are, however, extensive overlaps. Two generations of apatite are thus implied. The first nucleated at the early stage of crystallization of H2O-bearing intercumulus melt as a result of substantial increase in the contents of P, F, Cl, and other incompatible components. The following stage of degassing of the crystallizing melt caused a decoupling of Cl and F. Fluorine remained mostly in the melt; in contrast, Cl was partitioned efficiently into an H2O-bearing fluid phase. At the early stage, the apatite incorporated combinations of hydroxylapatite and fluorapatite, with a low content of Cl. At the late stage, chlorapatite crystallized from a Cl-rich fluid, and ferrochloropargasite (4.1 wt.% Cl) formed in the Poaz massif as a result of autometasomatic alteration via reactions of this fluid with plagioclase and pyroxene. The apatite has high Sr contents (up to 4.1 wt.% SrO) in the highly magnesian cumulates of the Dunite block and the massifs of mounts Kumuzh’ya, Nittis, and Travyanaya. This enrichment illustrates the accumulation of Sr in the intercumulus melt, in which Ap was the only Sr-bearing phase in the absence or scarcity of intercumulus plagioclase. The REE contents also increased in the intercumulus melt and led to the formation of monazite-(Ce), REE-bearing Ap, and allanite-(Ce) in the remaining microvolumes of melt. Loveringite and Ap crystallized as coexisting phases in Mt. Sopcha. For the first time in a layered intrusion, an extensive range of compositions is documented in the Ce-La-Nd diagram for the REE-bearing phosphates (monazite and REE-rich apatite), which display a predominant La ↔ Nd substitution at the constant contents of Ce.

Ссылки на полный текст

Издание

Журнал: Геология и геофизика

Выпуск журнала: Т. 62, 4

Номера страниц: 528-548

ISSN журнала: 00167886

Место издания: Новосибирск

Издатель: Сибирское отделение РАН, Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Персоны

  • Барков Андрей Юрьевич (Череповецкий государственный университет)
  • Шарков Евгений Витальевич (Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН)
  • Никифоров Андрей Александрович (Череповецкий государственный университет)
  • Королюк Владимир Николаевич (Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН)
  • Сильянов Сергей Анатольевич (Институт горного дела, геологии и геотехнологий Сибирского федерального университета)
  • Лобастов Борис Михайлович (Институт горного дела, геологии и геотехнологий Сибирского федерального университета)

Вхождение в базы данных