УДК 553.461+552.13

https://doi.org/10.21440/2307-2091-2019-2-28-33

Химическая зональность нодулей хромовой шпинели и окситермобарометрия нодулярных хромититов рудопроявления Енгайское-3 массива Рай-Из (Полярный Урал)

Павел Борисович ШИРЯЕВ1, 2, * , Надежда Владимировна ВАХРУШЕВА1, 2, ** 1 Институт геологии и геохимии им. акад. А. Н. Заварицкого УрО РАН, Россия, Екатеринбург 2 Уральский государственный горный университет, Россия, Екатеринбург

Актуальность работы. Хромититы нодулярной текстуры встречаются на всех хромитоносных альпинотипных ультрамафитовых массивах мира. Вопрос о геологических и термодинамических условиях их образования на протяжении столетия занимает исследователей и по-прежнему остается открытым. Геология, минералогия и петрогенезис нодулярных хромититов эталонных офиолитовых массивов Полярного Урала, результаты исследований которых представлены в настоящей работе, слабо освещены в отечественной и зарубежной литературе.
Цель работы. Изучить химическую зональность нодулей хромовой шпинели из хромититов рудопроявления Енгайское-3 массива Рай-Из (Полярный Урал), установить закономерности изменения содержания химических элементов в ядрах и каймах нодулей, определить T–fO2 параметры образования исследованных хромититов. Результаты. Нодули хромититов рудопроявления Енгайское-3 состоят из ядра, сложенного вкрапленным хромитом, которое окружено каймой сплошного. Изменение соотношения трехвалентных катионов в шпинелях каймы нодуля (от ее внутренней части по направлению к краю и ядру) происходит главным образом путем замещения Al3+↔ Fe3+, на что указывает обратная пропорциональность количества этих катионов в элементарной ячейке минерала. Аналогично изменяются составы зерен шпинели, образующие вкрапленность в пространстве между нодулями. Для хромовых шпинелей из ядра нодуля изменение состава зерна минерала от центра к краю обусловлено изоморфным замещением Al3+↔ Cr3+. Центральные части зерен шпинелей из ядра нодуля фиксируют значения фугитивности кислорода до 0,7 лог. ед. выше буфера FMQ, в среднем около FMQ +2 лог. ед. Краевые части зерен значительно более окислены: фугитивность кислорода, определенная для них, составляет FMQ +3,1…+3,3 лог. ед. Внутренняя часть каймы нодуля является более восстановленной (fO2 (FMQ) = +1,2 … +1,7 лог. ед.) по сравнению с краевой (fO2 (FMQ) = +3,3 … +3,6 лог. ед. выше буфера FMQ). Температура оливин-шпинелевого равновесия находится на уровне 550–600 °С.
Вывод. Сделано предположение, что ядра изученных нодулей являются фрагментами более ранних вкрапленных хромититов. Образование кайм нодулей сопряжено с этапом метаморфизма, на котором в силикатной части хромититов формировался парагенезис хлорита, амфибола и талька, а оливин сохранял пластичность. Ключевые слова: нодулярные хромититы, химическая зональность, Полярный Урал, офиолиты, окситермобарометрия. Исследования проведены при частичной поддержке РФФИ (№ 18-05-70016, П. Б. Ширяев) и Комплексной программы УрО РАН (№ 18-5-5-32, Н. В. Вахрушева).

ЛИТЕРАТУРА

1. 1. Карпинский А. П. О вероятном происхождении коренных месторождений платины уральского типа // Изв. АН СССР. 1926. Т. 20. Вып. 1/2. С. 133–158.
2. Павлов Н. В., Кравченко Г. Г., Чупрынина И. И. Хромиты Кемпирсайского плутона. М.: Наука, 1968. 197 с.
3. Савельев Д. Е. Происхождение нодулярных текстур на примере хромититов массива Средний Крака, Южный Урал // Руды и металлы. 2013. № 5. С. 41–49.
4. Ballhaus C. Origin of podiform chromite deposits by magma mingling // Earth and Planetary Science Letters. 1998. Vol. 156. P. 185–193. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(98)00005-3
5. Lago B. L., Rabinowicz M., Nicolas A. Podiform chromite ore bodies: a genetic model // Journal of Petrology. 1982. Vol. 23. P. 103–125. https://doi.org/10.1093/petrology/23.1.103
6. Matveev S., Ballhaus C. Role of Water in the Origin of Podiform Chromitite Deposits // Earth and Planetary Science Letters. 2002. Vol. 203. P. 235–243. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(02)00860-9
7. Prichard H. M., Barnes S. J., Godel B., Reddy S. M., Vukmanovic Z., Halfpenny A., Neary C. R., Fisher P. C. The structure of and origin of nodular chromite from the Troodos ophiolite, Cyprus, revealed using high-resolution X-ray computed tomography and electron backscatter diffraction // Lithos. 2015. Vol. 218–219. P. 87–98. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2015.01.013
8. Thayer T. P. Gravity differentiation and magmatic re-emplacement of podiform chromite deposits / H. D. B. Wilson (Ed.) // Magmatic Ore Deposits. 1964. Vol. 4. P. 132–146.
9. Строение, эволюция и минерагения гипербазитового массива Рай-Из / ред. В. Н. Пучков, Д. С. Штейнберг. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. 229 с.
10. Вахрушева Н. В., Ширяев П. Б., Степанов А. Е., Богданова А. Р. Петрология и хромитоносность ультраосновного массива Рай-Из (Полярный Урал). Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2017. 265 с.
11. Odashima N., Morishita T., Ozawa K., Nagahara H., Tsuchiyama A., Nagashima R. Formation and deformation mechanisms of pyroxene-spinel symplectite in an ascending mantle, the Horoman peridotite complex, Japan: An EBSD (electron backscatter diffraction) study // Journal of Mineralogical and Petrological Sciences. 2008. Vol. 103. P. 1–15. https://doi.org/10.2465/jmps.070222b
12. Ozawa K. Stress-induced Al–Cr zoning of spinel in deformed peridotites // Nature. 1989. Vol. 338. P. 141–144. https://doi.org/10.1038/338141a0
13. Bliss N. W., MacLean W. H. The paragenesis of zoned chromite from Central Manitoba // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1975. Vol. 39. P. 973–990. https://doi.org/10.1016/0016-7037(75)90042-3
14. Colás V., González-Jiménez J. M., Griffi n W. L., Fanlo I., Gervilla F., O’Reilly S. Y., Pearson N. J., Kerestedjian Th., Proenza J. A. Fingerprints of metamorphism in chromite: new insights from minor and trace elements // Chemical Geology. 2014. Vol. 389. P. 137–152. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2014.10.001
15. Ballhaus C., Berry R. F., Green D. H. High pressure experimental calibration of the olivine-orthopyroxene-spinel oxygen geobarometer: implications for the oxidation state of the upper mantle // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1991. Vol. 107. P. 27–40. https://doi.org/10.1007/BF00311183

Статья поступила в редакцию 3 марта 2019 г.