МАГМАТИЧЕСКИЕ ВОДНО-СОЛЕВЫЕ ФЛЮИДЫ РАЗНЫХ ТИПОВ В ПРОЦЕССАХ

ОБРАЗОВАНИЯ ПОРОД МАССИВА ОНГОНИТОВ АРЫ-БУЛАК

Перетяжко И.С., Царева Е.А.

Институт геохимии им. А.П.Виноградова СО РАН, Иркутск, Россия, pgmigor@igc.irk.ru

Куполообразный шток Ары-Булак (Восточное Забайкалье) площадью около 0.8 км² сложен, в основном, порфировыми онгонитами и только на юго-западном фланге выделяется краевая зона афировых пород шириной 50-100 м. Высокие концентрации CaO (5.4-22 мас.%) и F (5.2-18.8 мас.%) характерны для большинства образцов афировых пород. На значительном удалении от краевой зоны среди порфировых онгонитов также встречаются разновидности с аномально высоким CaO (до 9.4 мас.%) и F (до 7.5 мас.%). Получены доказательства совместной кристаллизации несмесимых фаз алюмосиликатного и фторидно-кальциевого расплавов в присутствии флюида при образовании богатых Ca и F пород массива (Перетяжко и др., 2007а).

Кристаллизация пород массива проходила при участии магматических флюидов. Во многих вкрапленниках кварца и топаза из порфировых онгонитов совместно с расплавными включениями (РВ) находятся существенно газовые флюидные включения (СГФВ) с большим пузырем и тонкой каймой раствора. В афировых породах редкие вкрапленники кварца содержат по залеченным трещинам первично-вторичные РВ и сингенетичные им флюидные включения – газовые и солевые. Совместное сосуществование с СГФВ и данные термометрии дают основания считать, что многие РВ образовались в результате одновременного захвата расплава и низкоплотного флюида. Судя по термометрическим наблюдениям за РВ, при 600-750°С существовал магматический флюид и расплав с вкрапленниками кварца, санидина, топаза. Наиболее вероятная температура завершающей стадии образования вкрапленников кварца в порфировых онгонитах не превышала 700-750°С. Расположение большинства РВ в краевых частях или зонах роста вкрапленников предполагает, что кристаллизация кварца в расплаве началась при более высоких температурах.

Жидкая фаза в большинстве СГФВ, независимо от ее плотности и общей солености, исчезает при 365-390°С вблизи критической точки воды. В некоторых ФВ содержится изотропный кристалл размером <1-2 мкм, который не растворяется до высоких температур и быстро уменьшается в объеме за 10-30°С до его полного растворения в интервале 550-680°С. После охлаждения кристалл появляется в разных частях ФВ и вновь растворяется при нагреве в том же интервале температур. Такое поведение кристаллической фазы характерно для водно-солевых флюидов P-Q типа. В этом типе флюидов поверхность растворимости соли пересекает критическую кривую в точках P и Q. Концентрация соли достигает минимальных значений в точке P вблизи критической точки воды, а выше точки Q при высоких температурах и давлениях значительно повышается.

Остаточные и переплавленные стекла РВ из вкрапленников кварца и топаза в порфировых онгонитах имеют алюмосиликатный состав с широкими вариациями концентраций Si, Al, Na, K, содержат 2-14 мас.% фтора, 0.06-0.58 мас.% хлора. Судя по данным ионнозондового анализа стекол, богатый F и H₂O алюмосиликатный расплав на разных этапах своей эволюции имел значительные концентрации примесных элементов  Cs, B, Be, Li, Rb, Nb, Ta. В процессе его кристаллизации существовали редкие обособления (капли) аномально цезиевых расплавов, содержащих до 17 мас.% Cs (Перетяжко и др., 2007б).

Свойства СГФВ (исчезновение жидкости независимо от ее плотности и общей солености вблизи критической точки воды, поведение кристаллической фазы при растворении, способность включений выдерживать нагревы до температур более 1400°С без вскрытия), а также обогащенность фтором и особенности состава флюидно-магматической системы в целом, позволяют предположить, что в процессах образования порфировых онгонитов принимали участие низкоплотные NaF-содержащие флюиды P-Q типа с небольшой примесью хлоридов.

В богатых Ca и F афировых породах из краевой зоны массива вкрапленники кварца содержат по залеченным трещинам редкие первично-вторичные расплавные и сингенетичные им многочисленные флюидные включения – газовые и солевые. Солевые включения на 60-80% объема заполнены кристаллическими фазами. Чаще всего в них содержится одна или две изотропные фазы с отчетливыми кубическими формами и 2-4 анизотропные с разным двупреломлением и рельефом без явно выраженных кристаллографических очертаний. Анизотропные фазы растворяются в интервале 150-300°С, изотропные – до 500°С (в единичных случаях – до 650°С). Судя по EDS анализам частично вскрытых солевых включений, изотропные кристаллы представлены сильвином (KCl) и фазой переменного состава (K,Cs)Cl. В остальных случаях анализировались смеси с разным соотношением хлоридов Na, K, Cs, Mn, Fe, Ca и фторидов К, Al, Na. Вероятно, в область возбуждения зонда попадали кристаллические фазы и солевой раствор, заключенный в интерстициях между ними. Изотропными фазами во включениях также могут быть кристаллы NaCl и NaF. Судя по термометрии солевых включений и EDS анализам, часть анизотропных фаз является кристаллогидратами хлоридов и фторидов с переменным количеством молекулярно-связанной воды (например, MnCl₂·nH₂O, FeCl₃·nH₂O, KF·nH₂O, AlF₃·nH₂O).

Предполагается, что богатые Ca и F афировые породы образовались в результате флюидно-магматического воздействия на ранее закристаллизованную апикальную часть массива остаточного алюмосиликатного и фторидно-кальциевого несмесимых расплавов, а также флюидов P-Q типа, в которых повышались концентрации Cl, F, K, Cs, Na, Mn, Fe, Al. Накопление этих элементов привело к переходу магматического флюида от водно-солевой системы P-Q типа к системе первого типа, для которой характерна область жидко-паровой несмесимости. Проникая в зону афировых пород, магматический флюид менял свой состав и свойства, вскипал и разделялся на несмесимые фазы  концентрированную солевую жидкость и низкоплотный водяной пар. Относительно небольшие давления (400-800 бар), при которых проходило образование пород массива, способствовали выделению из кипящего магматического флюида водно-солевой жидкости с очень высокими концентрациями Cl, F, K, Cs, Na, Mn, Fe, Al, примесью Ca, Mg, S, As (вероятно, и др. элементов).

Явления несмесимости алюмосиликатного и фторидно-кальциевого расплавов, наличие капельной фазы аномально цезиевых расплавов (Перетяжко и др., 2007а; 2007б), изменение состава и свойств магматических флюидов, приводящие к кипению и выделению концентрированной солевой жидкости, свидетельствуют о сложных процессах флюидно-магматического взаимодействия и гетерогенном состоянии онгонитовой магмы при образовании пород массива Ары-Булак.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 08-05-00471.

Литература

Перетяжко И.С., Загорский В.Е., Царева Е.А., Сапожников А.Н. Несмесимость фторидно-кальциевого и алюмосиликатного расплавов в онгонитах массива Ары-Булак (Восточное Забайкалье) // Доклады Академии Наук. 2007а. T. 413. № 2. C.244-250.

Перетяжко И.С., Царева Е.А., Загорский В.Е. Первая находка аномально цезиевых алюмосиликатных расплавов в онгонитах (по данным изучения расплавных включений) // Доклады Академии Наук. 2007б. T. 413. № 6. C.791-797.