книги из ГПНТБ / Нестеренко Г.В. Геохимия дифференцированных траппов (Сибирская платформа)

резко сдвигает баланс титана в сторону силикатных минералов. Это отчетливо проявляется, например, в пикритовых габбродолеритах Черногорской интрузии (обр. 62-671), в которых на долю биотита приходится около 30% титана (см. табл. 30).

Кроме биотита, в общем случае, «экзотического» минерала •траппов, существенная часть титана связывается в решетках моноклинных пироксенов. В отдельных, преимущественно магне­ зиальных породах с пироксенами может быть связано до 20% ТЮ2 .

С остальными силикатными минералами-оливинами и плагио­ клазами связана незначительная часть титана. В преобладаю­ щем типе пород она составляет 2—5% и редко поднимается до 10%.

Приведенные данные по распределению титана в породах и минералах дифференцированных траппов свидетельствуют о бли­ зости его поведения с поведением железа. Последнее четко ил­ люстрируется графиками зависимости распределения титана от

її

ж

ж

ж

Рис. 26. Распределение титана и железа по вертикальному разрезу Кайерканской интрузии

Римские цифры соответствуют горизонтам пород на рис. S

ш 2 , %

5 г

/4

FeO,%

Рис. 27. Зависимость содержания Ті0 2 от содержания закисного железа в раз­ новидностях пород сибирских траппов

Т а б л и ц а 31. Распределение двухвалентного железа по минералам пород дифференцированных траппов (в вес.%)

ную его часть, можно сделать заключение о существенной роли давления кислорода в поведении титана.

Определенное значение в процессах концентрирования тита­ на в поздних титаномагнетитах играют и температурные усло­ вия кристаллизации окиснорудных минералов. Это следует, в частности, из ряда экспериментальных исследований, проведен­

членами которой являются магнетит и ульвошпинель, темпера­ тура ликвидуса уменьшается от 1594° С для первого до 1395° С для второго (Taylor, 1963), т. е. разница составляет почти 200° С. Последнее свидетельствует о том, что менее титанистые титаномагнетиты природных объектов кристаллизуются при более вы­ соких температурах, чем более титанистые. Первично-імагмати- ческие титаномагнетиты, например, из пикритов Черногорской интрузии с содержанием ТЮ2 3,72% должны кристаллизоваться поэтому в «сухой» системе, согласно данным диаграммы плавно­

окиснорудных минералов хорошо объясняется также более позд­ няя кристаллизация ильменита по отношению к сосуществующе­ му с ним титаномагнетиту. В самом деле, хотя температура кри­ сталлизации ильменита в системе FeO — Fe2 03 — T i 0 2 (Taylor, 1963) несколько выше (1415±15°С), чем чистой ульвошпинели (1395±10°С), ильмениты кристаллизуются всегда после мине­ ралов шпинелевой серии (титаномагнетитов), что обусловлено отсутствием в парагенезисах магматических минералов чистой ульвошпинели.

Как показано выше, первично-магматические титаномагнетиты траппов представляют собой магнетит-ульвошпинелевые твердые растворы, причем максимальное содержание ульвошпи-

природные титаномагнетити должны кристаллизоваться несколь­ ко раньше ильменитов ( Г п л = 1415°С). Это отчетливо видно на диаграмме плавности системы FeO — Fe203 — Т і 0 2 (см. рис. 29), где на изотермы шпинелевой серии .нанесены составы первичных титаномагнетитов Черногорской интрузии. Даже самый титани­ стый титаномагнетит, содержащий 81,53 мол.% ульвошпинели (обр. 62-655, диорит-пегматит), будет кристаллизоваться в этой системе при 1425° С, т. е. раньше «чистого» ильменита (1415° С).

Таким образом, изменение температурных условий в ходе дифференциации траппового расплава способствует, как и умень­ шение давления кислорода, накоплению титана в остаточном расплаве. Это обусловлено относительной низкотемпературностыо минеральных фаз, концентрирующих титан, — ильменитов, а также титаномагнетитов с повышенным содержанием ТЮ2 .

Полученные выводы по изменению концентраций титана в ти­ таномагнетитах генетически связанных серий траппов, аналогич­ ные таковым в других сериях базальтоидов (Vincent, Phillips, 1954; Богатиков, Лебедев, 1965), находятся в противоречии с гео­

температур формирования пород с помощью метода, предложен­ ного А. Ф. Баддингтоном, и другими методами кроется, вероятнее всего, в неравновесности сосуществующих титаномагнетитов и ильменитов в магматических породах в отличие от условий экспе­ римента в системе FeO — Fe2 03 — ТЮ2 .

ВАНАДИЙ

Содержание ванадия в породах дифференцированных интрузий колеблется в значительных пределах от П Х 1 0 - 4 % в гранофирах

процессы докамерной дифференциации трапповой магмы не при­ водят к значительному перераспределению элемента. В то же вре­ мя намечается тенденция увеличения концентраций ванадия в более железистых расплавах эффузивной и интрузивной фаций траппов. Это подтверждается, например, средними цифрами со­ держаний ванадия в интрузиях различной магнезиалыюсти — железистости: магнезиальные интрузии норильского типа харак-

практически не влияет на его дальнейшую 'Геохимическую исто­

упх-н?-*"/* 500 г

300 г-

Рис. 30. Зависимость содержа­ ния ванадия от содержания ти­ тана в породах дифференциро­ ванных траппов

зистым породам верхних структурных 'горизонтов интрузий (габ­ бро-пегматиты, феррогаббро и др.), минимальные приурочены к магнезиальным дифференциатам, расположенным в лриподошвениых частях массивов (см. табл. 10, рис. 20). При этом боль­ шие дисперсии концентраций ванадия характерны для глубокодифференцированных интрузий норильского . и • аламджахского типов.

Особенности распределения ванадия аналогичны, таким об­ разом, распределению титана, что особенно наглядно видно на

траппов. Рассмотрим распространенность ванадия в главных по­ родообразующих минералах на примере Черногорской интрузии, имея в виду, что в массивах других типов не наблюдается прин­

позволяет сделать вывод, что концентраторами и .носителями эле­ мента, как и для титана, являются окисио-рудные минералы. При­ чем большую роль в этом отношении играют тнтаномагнетиты, что обусловлено большей их распространенностью и более высо­

денция уменьшения концентраций ванадия в ильмеиитах, и, на­ против, увеличения в титаномагнетитах при переходе от ранних по времени кристаллизации пород к поздним. Это обусловлена различными условиями кристаллизации окисно-рудных минера­ лов. В то время, как ильмениты характеризуются стабильностью своего состава, независимо от положения породы в разрезе интру­ зии, титаномагнетитам свойственно, как показано выше, измене­ ние химизма: >в более магнезиальных породах титаномагнетити менее титанистые, в более железистых — более титанистые, при­ чем содержание ТЮ 2 в титаномагнетитах изменяется довольно су­ щественно, от 3,72% в пиюритовых габбро-долеритах до 21,24% в диорит-пегматитах. Увеличение концентраций титана в более поздних титаномагнетитах обусловлено увеличением в них роли ульвошпинелевой составляющей.

Поскольку ванадий следует за титаном (см. рис. 30), можно сделать заключение, что понижение температуры кристаллизации пород и, соответственно, титаномагнетитов, в «их находящихся, способствует вхождению ванадия так же, как и титана, в кристал­ лическую решетку этих минералов.

Однако более интенсивное вхождение ванадия © тнтаномаг­ нетиты железистых, относительно низкотемпературных пород мо­ жет быть обусловлено не только снижением температуры кри­ сталлизации последних. Определенную роль в этом отношении

высокими давлениями кислорода. В связи с этим в титано­ магнетитах более интенсивно связывается Fe3+. По мере сни­ жения Ро2 к концу процесса Fe3 + замещается на Fe2 + , чго «требует» вхождения в решетку титаномагнетитов высокова­ лентных катионов, в частности ванадия (как и титана) по схеме: 3Fe3+-*-2Fe2+, V5 +.

Специфика вариаций содержания исследуемого элемента в ильменитах обусловлена, по-видимому, следующим. В связи с тем, что тнтаномагнетиты кристаллизуются раньше сосуществу­ ющих с ними ильменитов, а силикатные минералы содержат зна­ чительно меньшие количества ванадия, можно допустить, что после насыщения ванадием титаномагнетитов при данных усло­ виях температуры и давления летучих, в частности кислорода,

остаточное количество элемента связывается главным образом в ильменитах, где V 5 + изоморфно замещает ТЛ4 + .

Поскольку в ранние титаномагнетиты вхождение ванадия затруднено, в относительно высокотемпературных породах ильмениты характеризуются более высокими концентрациями эле­ мента. По мере же снижения температуры кристаллизации и уменьшения парциального давления кислорода изоморфная ем­ кость титаномагнетитов в отношении ванадия увеличивается, а на долю ильменитов приходится все меньшее и меньшее его ко­ личество (см. табл. 28).

В темноцветных силикатных минералах, как и в титаномагне­ титах, наблюдается отчетливое увеличение концентраций вана­ дия при переходе от наиболее магнезиальных пород к желези­ стым. Например, в пироксенах из пикритовых габбро-долеритов концентрация ванадия равна 33 X Ю - 4 , в то время как в этом же минерале из диорит-пегматита содержание элемента увеличива­ ется до 630XЮ~4 % (см. табл. 25). В значительной мере это обусловлено увеличением железистости темноцветных .минера­ лов в направлении к породам более поздних этапов дифферен­ циации. В то же время определенное значение здесь может иметь загрязнение силикатов окисно-рудными минералами, содержа­ ние которых увеличивается в этом же направлении (см. табл. 26). Возможность влияния такого загрязнения проанализирована нами выше на примере титана в пироксенах из Скергардской дифференцированной интрузии (Гренландия). Поскольку же разработанных методик фазового анализа на ванадий не суще­ ствует, в настоящей работе вопрос о вхождении элемента в си­ ликатные минералы подробно не рассматриваются. Вместе с тем приведенные данные по особенностям распределения ванадия в породах и минералах дифференцированных траппов позволяют все же наметить основные закономерности поведения элемента: ванадий накапливается в породах поздних этапов дифференциа­ ции расплава и концентрируется главным образом в окиснорудных минералах — титаномагнетите и ильмените.

Специфика поведения ванадия обусловлена кристаллизацией

но низкотемпературных титаномагнетитах.

НИОБИЙ, ТАНТАЛ

Среднее содержание ниобия в недифференцированных траппах равно 3,2ХЮ-4 %, тантала —0,46X10-"% (Знаменский и др., 1965; Нестеренко и др., 1971). Колебания в значениях элементов находятся в узких пределах, подчеркивая однородность долери­ тов Сибирской платформы (табл. 9).