Записки Российского минералогического общества, 2023, T. 152, № 4, стр. 65-83

Главные породообразующие минералы паралав пирометаморфических комплексов Монголии

В. Е. Глушкова 1*, И. С. Перетяжко 1, Е. А. Савина 1, Е. А. Хромова 2

1 Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН
664033 Иркутск, ул. Фаворского, 1а, Россия

2 Геологический институт им. Н.Л. Добрецова СО РАН
670047 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6а, Россия

* E-mail: glushkova@igc.irk.ru

Поступила в редакцию 10.04.2023
После доработки 01.06.2023
Принята к публикации 14.06.2023

Полный текст (PDF)

Аннотация

Приведена характеристика состава породообразующих минералов (плагиоклазов, клинопироксенов, мелилитов) паралав пирометаморфических комплексов Монголии, которые образовались в процессе высокотемпературных трансформаций карбонатно-терригенных пород осадочных толщ во время полистадийных природных угольных пожаров. Мелилит-нефелиновые паралавы содержат фенокристы железистого акерманита-алюмоакерманита, диопсида-геденбергита, содержащего до 49 мол. % минала кушироита CaAlAlSiO6, и основного плагиоклаза. Энстатит-ферросилит является породообразующим минералом плагиоклаз–пироксен ± индиалитовых паралав. В паралавах часто находятся ксенолиты термически измененных осадочных пород. Минеральные ассоциации в реликтах ксенолитов мергелистого известняка, сложенные геленитом, монтичеллитом-кирштейнитом, перовскитом, обогащенным Al клинопироксеном, шпинелью и другими минералами, формировались на стадии высокотемпературного метаморфизма осадочного протолита, предшествовавшей плавлению карбонатно-силикатных пород, и в результате реакционного взаимодействия ксенолитов с пирогенными силикатными расплавами разного состава.

Ключевые слова: клинопироксен, мелилит, плагиоклаз, паралава, пирометаморфические коплексы, Нилгинский и Хамарин-Хурал-Хид, Монголия

На территории Центральной и Восточной Монголии в период 2016–2018 гг. были изучены и впервые описаны породы пирометаморфических комплексов – Нилгинского и Хамарин-Хурал-Хид (Peretyazhko et al., 2017; Перетяжко и др., 2018; Савина и др., 2020). Комплексы содержат пирогенные породы, которые сформировались во время многостадийных природных пожаров прослоев бурого угля в осадочных толщах. В результате частичного или полного плавления терригенных пород (аргиллитов, алевролитов и песчаников) образовались клинкеры, а из карбонатно-силикатных осадочных пород – паралавы с различными минеральными ассоциациями и значительными вариациями валового состава.

В наиболее распространенных паралавах мелилиты, клинопироксены и плагиоклазы являются породообразующими минералами. Ранее было дано описание минералов группы оливина из этих пород – Ca-содержащего фаялита и кирштейнита (продуктов распада твердого раствора Ca-Fe оливина), промежуточных членов ряда фаялит–форстерит и монтичеллита (Глушкова и др., 2023). В настоящей работе приводятся данные о составах плагиоклазов, минералов групп мелилита и клинопироксена из мелилит-нефелиновых паралав, ненасыщенных по кремнезему и обогащенных Ca, а также плагиоклазов и ортопироксенов (энстатита-ферросилита) из плагиоклаз-пироксен ± индиалитовых паралав, имеющих валовые составы близкие к базальтам и андезибазальтам. Обсуждаются особенности состава минералов групп мелилита и пироксена из пород пирометаморфических комплексов Монголии в сравнении с таковыми из различных природных и техногенных объектов.

Изучение особенностей минерального состава пирогенных пород и содержащихся в них ксенолитов дает новую информацию о процессах термических преобразований и локального плавления осадочных протолитов пирометаморфических комплексов в условиях высокой температуры и близкого к атмосферному давления.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

Пирометаморфические комплексы Нилгинский и Хамарин-Хурал-Хид, расположенные на удалении около 300 км друг от друга, сформировались при подземном горении прослоев бурого угля в терригенно-карбонатных осадочных толщах раннемеловой дзунбаинской свиты (Peretyazhko et al., 2017; Перетяжко и др., 2018; Савина и др., 2020).

Нилгинский комплекс относится к Чоир-Нилгинской угленосной провинции Центральной Монголии (Erdenetsogt et al., 2009). На площади комплекса обнаружены три останца высотой до 40 м (Корона, Верблюд и Малыш), сложенные в разной степени плавлеными пирогенными породами, которые сохранились после эрозии меловой осадочной толщи (Peretyazhko et al., 2017; Перетяжко и др., 2018). Породы представлены термически измененными аргиллитами-алевролитами и продуктами их частичного плавления – стекловатым клинкером разного состава. Обожженные аргиллиты-алевролиты и клинкер на останце Верблюд часто пронизаны сетью тонких прожилок паралавы. На останцах и эродированной поверхности вблизи них площадью ~20 км2 встречаются развалы и единичные глыбы мелилит-нефелиновых паралав. Клинкеры и паралавы часто содержат ксенолиты размером от долей мм до нескольких см термически измененных (обожженных) осадочных пород. В 4–5 км к юго-востоку от останцов расположен буроугольный карьер Тугруг, на стенках которого вскрыта осадочная толща, участками измененная пирогенными процессами. Вблизи карьера обнаружены единичные глыбы массивных раскристаллизованных плагиоклаз-пироксеновых и плагиоклаз-пироксен-индиалитовых паралав без мелилита и нефелина, которые отличаются по геохимическим характеристикам от мелилит-нефелиновых паралав на останцах.

Комплекс Хамарин-Хурал-Хид расположен в Восточной Монголии. Пирогенные породы здесь образуют характерный для современных пирометаморфических комплексов ландшафт “горельников” с протяженными грядами, многочисленными оврагами и небольшими пещерами (Савина и др., 2020). С учетом того, что вскрытые эрозией пирогенные породы на площади последнего угольного пожара 1932–1947 гг. (Покровский и др., 1949) в настоящее время имеют повышенную температуру, процесс подземного медленного горения (тления) угольных пластов продолжается. На отдельных участках комплекса были опробованы разрезы пирогенных пород мощностью до 15 м, основание которых сложено термически измененными аргиллитами, алевролитами и песчаниками с реликтами прослоев сгоревшего угля. В верхней части некоторых разрезов вскрыт брекчированный слой мощностью до 3–5 м, состоящий из спекшихся обломков обожженных аргиллитов-алевролитов, стекловатого клинкера и мелилит-нефелиновой паралавы разных размеров и форм (Савина и др., 2020).

В обоих комплексах среди паралав преобладают раскристаллизованные мелилит-нефелиновые разновидности, сложенные фенокристами плагиоклазов, клинопироксенов и мелилитов, интерстиции между которыми заполнены нефелином и кислым, обогащенным калием, алюмосиликатным стеклом с включениями минералов групп оливина, K-Ba полевых шпатов (цельзиана, гиалофана, Ba-содержащего ортоклаза), шпинели, ренита–куратита, пирротина и других более редких минералов. Реже встречаются паралавы плагиоклаз-пироксенового ± индиалитового и силикатно-железистого составов, а также частично плавленые породы осадочной толщи, содержащие алюмосиликатное стекло, реликтовые зерна кварца, полевых шпатов, Fe-Ti оксидов (Ti-магнетита, ильменита, рутила), циркона, ксенотима, а также вкрапленники новообразованных и вторичных (гипергенных) минералов: группы кордиерита, полиморфов кремнезема (кристобалита, тридимита), муллита, энстатита-ферросилита, цельзиана, плагиоклазов, группы шпинели, фаялита, фторапатита, гётита, гематита, барита-целестина, сульфатов, каолинита, карбонатов и др.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Валовый состав пирогенных пород определялся в ЦКП “Изотопно-геохимических исследований” ИГХ СО РАН (г. Иркутск) рентгенофлюоресцентным методом на многоканальном X-Ray спектрометре СРМ-25. Минералы анализировали методом сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной спектрометрии (СЭМ ЭДС) на электронном микроскопе Carl Zeiss LEO-1430VP (LEO Electron Microscopy Ltd.) с системой микроанализа INCA Energy 350 (Oxford Instruments Nanoanalysis Ltd.) в Аналитическом центре ГИН СО РАН (г. Улан-Удэ). Матричные эффекты учитывали по методу XPP, реализованному в программном обеспечении INCA Energy. Анализы минералов проводили в режиме сканирования участков площадью от 1 до 10 мкм2 при ускоряющем напряжении 20 кВ, токе зонда 0.5 нА и длительности накопления спектров 50 с. Кристаллохимические формулы и миналы минералов рассчитывали в программном комплексе CRYSTAL (Перетяжко, 1996).

ВАЛОВЫЙ СОСТАВ ПАРАЛАВ

Определены составы мелилит-нефелиновых паралав пирометаморфических комплексов, а также плагиоклаз-пироксен ± индиалитовых паралав вблизи буроугольного карьера Тугруг (Нилгинский комплекс). Детальная геохимическая характеристика этих пирогенных пород была дана ранее (Peretyazhko et al., 2017; Перетяжко и др., 2018; Савина и др., 2020).

Мелилит-нефелиновые паралавы Хамарин-Хурал-Хида имеют недосыщенный по кремнезему состав (SiO2 39.7–45.4 мас. %) и значительное преобладание Na2O (4.5–6.5 мас. %) над K2O (0.3–0.7 мас. %). На ТAS диаграмме точки составов паралав попадают в поля фоидита и базанита (рис. 1). Для паралав характерны близкие концентрации Al2O3 (17.5–21.1 мас. %), CaO (17.5–23.5 мас. %), FeO (2.2–4.1 мас. %) и MgO (3.5–5.3 мас. %). В виде примесей постоянно присутствуют (мас. %): TiO2 0.7–0.9, MnO 0.2–0.3, P2O5 0.2–1.3, Sобщ до 0.4. Содержание H2O+ варьирует от 0.2 до 0.6 мас. %, H2O не превышает 0.3 мас. %.

Рис. 1.

Фрагмент TAS-диаграммы для паралав пирометаморфических комплексов Монголии. 1 – мелилит-нефелиновые паралавы комплекса Хамарин-Хурал-Хид; 2 – мелилит-нефелиновые паралавы Нилгинского комплекса; 3 – плагиоклаз-пироксеновые паралавы вблизи карьера Тугруг, 4 – плагиоклаз-пироксен-индиалитовые паралавы вблизи карьера Тугруг. Fig. 1. Fragment of TAS-diagram for paralavas of Mongolian combustion metamorphic complexes. 1 – melilite-nepheline paralavas, Khamaryn-Khural-Khiid; 2 – melilite-nepheline paralavas, Nyalga complex; 3 – plagioclase-pyroxene paralavas near the Tugrug quarry; 4 – plagioclase-pyroxene-indialite paralavas near the Tugrug quarry.

Нилгинские мелилит-нефелиновые паралавы содержат SiO2 36.7–44.4 мас. %, и большинство точек их состава находятся в поле фоидита при вариациях суммы Na2O и K2O от 0.8 до 2.3 мас. %. Содержание оксидов породообразующих элементов в паралавах равно (мас. %): Al2O3 13.7–16.0, FeO 7.0–10.0, MgO 7.0–8.9, CaO 22.6–23.9. Содержания примесей TiO2 и Fe2O3 не превышают 1.9 мас. %, MnO – 0.5 мас. %, P2O5 – 0.1 мас. %. Во всех пробах паралав обнаружена сера (Sобщ < 0.25 мас. %). Содержание H2O+ составляет 0.3–0.8 мас. %, а H2O – менее 0.5 мас. %.

Вблизи карьера Тугруг были отобраны два образца плагиоклаз-пироксеновой паралавы (MN-1310 и MN-1317), точки состава которых на TAS диаграмме находятся в поле базальта. Содержания кремнезема и суммы щелочных компонентов в них составляют (мас. %): SiO2 46.1–50.4, K2O + Na2O 1.2–1.4 (рис. 1). Паралава отличается высоким содержанием глинозема (Al2O3 21.4–23.1 мас. %) и следующими вариациями содержаний оксидов (мас. %): CaO 11.9–15.3, FeO 5.2–5.8, Fe2O3 0.2–2.2, MgO 4.8–5.3. Содержания примесей TiO2, MnO, P2O5 не превышают 1 мас. %, а потери при прокаливании – 1.5 мас. %. Точки состава плагиоклаз-пироксен-индиалитовой паралавы (обр. MN-1275, MN-1276 и MN-1277), отобранной вблизи карьера Тугруг, попадают на TAS диаграмме в поле базальтового андезита (SiO2 54–55 мас. %, Na2O + K2O 0.9–1.7 мас. %). Эта порода отличается от плагиоклаз-пироксеновой паралавы более высокой концентрацией Al2O3 (до 26 мас. %) и низкой – CaO (<6.3 мас. %). Паралава также содержит (мас. %): FeO 6.1–7.9, Fe2O3 0.2–3.8, MgO 2.8–3.1, TiO2 < 1.0, MnO < 0.1, P2O5 < 0.2, H2O+ 0.7–0.9, H2O 0.2–0.3. Плагиоклаз-пироксен ± индиальтовые паралавы имеют промежуточные составы между мелилит-нефелиновыми паралавами и клинкерами.

Для плагиоклаз-пироксеновой паралавы Хамарин-Хурал-Хида (обр. MN-1406) и прожилковых плагиоклаз-пироксеновых (обр. MN-1129, MN-1177, MN-1310) и обогащенных пироксеном (обр. MN-1136, MN-1137) паралав Нилгинского комплекса был определен только минеральный состав.

ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ ПИРОГЕННЫХ ПОРОД

Минеральная ассоциация мелилит-нефелиновых паралав представлена минералами групп плагиоклаза, клинопироксена и мелилита. Интерстиции между фенокристами этих минералов заполняет нефелин (Нилгинский комплекс) или Ca-содержащий минерал группы нефелина – давидсмитит (Хамарин-Хурал-Хид) с включениями других минералов ± алюмосиликатное стекло (Peretyazhko et al., 2017; Перетяжко и др., 2018; Савина и др., 2020). Кроме мелилит-нефелиновых паралав, встречаются также плагиоклаз-пироксеновые разновидности, в которых между фенокристами плагиоклаза и энстатита-ферросилита (диагностика по данным рамановской спектроскопии) находится алюмосиликатное стекло (обр. MN-1406, Хамарин-Хурал-Хид) а в обр. MN-1310 (Нилгинский комплекс) интерстиции между плагиоклазом и клинопироксеном заполнены силикатно-железистой обогащенной водой фазой переменного состава. Прожилки паралав в образцах Нилгинских клинкеров (MN-1129, MN-1177, MN-1136 и MN-1137) сложены алюмосиликатным стеклом, энстатитом-ферросилитом ± ± плагиоклазами. Паралавы вблизи карьера Тугруг (обр. MN-1275, MN-1276 и MN-1277), кроме плагиоклазов и энстатита-ферросилита, содержат минералы ряда индиалит–ферроиндиалит в микролитах и срастаниях зерен разной морфологии (Перетяжко и др., 2018).

Плагиоклазы образуют игольчатые микролиты и редкие фенокристы размером до 0.5 мм в матриксе паралав (рис. 2, а). Редкие включения плагиоклазов встречаются также в фенокристах клинопироксена и мелилита. В мелилит-нефелиновых паралавах Хамарин-Хурал-Хида преобладают лабрадор и битовнит, содержащие (мас. %): K2O < 1.8, FeO < 3, BaO < 2.8, SrO < 3.4 (табл. 1, ан. 1). Для фенокристов плагиоклазов характерно зональное строение: центральная их часть сложена битовнитом-анортитом An70–100, краевая – андезином-лабрадором An48–70 (табл. 1, ан. 2, 3). Плагиоклаз-пироксеновая паралава (обр. MN-1406) содержит плагиоклаз с большими вариациями состава An40–95 (табл. 1, ан. 4, 5).

Рис. 2.

Фрагменты матрикса паралав. а – фенокрист плагиоклаза в ассоциации с мелилитом, давидсмититом и магнетитом, обр. MN-1412 (Хамарин-Хурал-Хид); б – микролиты обогащенного Al клинопироксена в плагиоклазе, обр. MN-1127 (Нилгинский комплекс); в – фенокристы Mn-содержащего энстатита-ферросилита в стекле прожилка паралавы в клинкере, обр. MN-1136 (Нилгинский комплекс); г – фенокристы клинопироксена и плагиоклаза, интерстиции между которыми заполнены силикатно-железистой фазой и магнетитом, обр. MN-1310 (вблизи карьера Тугруг, Нилгинский комплекс). Изображения в обратно-рассеянных электронах. Cpx – обогащенный Al клинопироксен, En-Fs – энстатит-ферросилит, Gl – стекло, Nph – нефелин (давидсмитит), Mgt – магнетит, Spl – минералы группы шпинели, Pl – плагиоклаз, Si-Fe – силикатно-железистая фаза. Fig. 2. Matrix fragments of paralavas. а – plagioclase phenocryst in association with melilite, davidsmithite and magnetite, sample MN-1412 (Khamaryn-Khural-Khiid); б – Al-rich clinopyroxene microliths in plagioclase, sample MN-1127 (Nyalga complex); в – mn-containing enstatite-ferrosilite phenocrysts in glass vein of paralava in clinker, sample MN-1136 (Nyalga complex); г – Al-rich clinopyroxene and plagioclase phenocrysts interstitials between which are filled in silicate-ferruginous phase and magnetite, sample MN-1310 (near the Tugrug quarry, Nyalga complex). BSE images. Cpx – Al-rich clinopyroxene, En-Fs – enstatite-ferrosilite, Gl – glass, Nph – nepheline (davidsmithite), Mgt – magnetite, Spl – minerals of the spinel group, Pl – plagioclase, Si-Fe – silicate-ferruginous phase.

Таблица 1.  

Составы минералов группы плагиоклаза (мас. %) Table 1. Composition of plagioclase group minerals (wt %)

          Комплекс Хамарин-Хурал-Хид            Нилгинский комплекс
1420         1410         1406 1193    1136   1310    1275
1 (8)    2 (4)   3 (2)   4 (14)   5 (6) 6 (14)    7 (5) 8 (20)    9 (17)
SiO2 46.52   48.91 52.68   48.27 54.87 43.35   62.93 45.69    47.32
Al2O3 32.01   31.06 27.68   31.4 26.73 34.72   22.19   33.4    34.32
Fe2O3 0.23    0.14 0.19   0.37 0.40 0.46    0.60   0.37    0.87
CaO 17.25   15.75 12.95   16.26 10.54 19.22    5.98 17.79    17.02
Na2O 1.91    2.85 4.27   2.46 5.18 0.43    5.93   1.42    1.02
K2O 0.17 0.24 0.02    1.38   0.22    0.15
BaO 0.48
SrO 1.19 0.50
Сумма 99.11   98.71 97.94   98.76 97.96 99.17   99.01 98.89    100.70
Коэффициенты в формулах (O = 8)
Ca 0.87   0.78    0.64    0.81 0.52 0.97     0.29    0.89    0.83
Na 0.17   0.26    0.38    0.22 0.46 0.04     0.51    0.13    0.09
K        0.01   0.01       0.08    0.01    0.01
Ba           0.01      
Sr 0.03         0.01      
Fe3+ 0.01      0.01    0.01 0.01 0.02     0.02    0.01    0.03
Сумма 1.08   1.04    1.04    1.04 1.01 1.05     0.90    1.04    0.96
Si 2.19   2.27    2.44    2.24 2.52 2.04     2.82    2.13    2.16
AlIV 1.78   1.70    1.51    1.72 1.45 1.92     1.17    1.84    1.84
Сумма 5.05   5.01    5.00    5.00 4.98 5.01     4.89    5.01    4.96
An 83.41   75.33   62.02   78.51 52.18 96.03    32.58   86.27   89.37
Ab 16.59   24.67   37.01   21.49 46.40 3.86    58.46   12.46    9.69
Or 0.00   0.00    0.97    0.00 1.42 0.11     8.96    1.27    0.94

Примечание. Здесь и далее номера образцов имеют префикс “MN-”. После порядкового номера в скобках – количество СЭМ ЭДС анализов, по которым рассчитаны средние значения. Содержания миналов даны в мол. %. Прочерк – содержание компонента ниже предела обнаружения. 1, 7, 8 – битовнит; 2, 3 – зональные кристаллы с ядром битовнита и краевой зоной лабрадора; 4, 6 – андезин; 5 – анортит.

Плагиоклазы мелилит-нефелиновых паралав Нилгинского комплекса соответствуют анортиту и анортиту-битовниту с содержанием примесей Na2O и FeO до 2.5 мас. % (табл. 1, ан. 6, рис. 3). Количество ортоклазового минала в них, как правило, не превышает 5 мол. %. Некоторые фенокристы содержат в сумме до 6 мас. % BaO и SrO. Зональность в пределах фенокристов не обнаружена. Плагиоклаз-пироксеновые прожилки в клинкере (обр. MN-1136 и MN-1137) сложены андезином An30–43, а паралавы вблизи карьера Тугруг (обр. MN-1310, MN-1275, MN-1276 и MN-1277) – битовнитом-анортитом An73–100 (табл. 1, ан. 7–9).

Рис. 3.

Ca–K–Na диаграмма состава плагиоклаза. 1 – паралавы Хамарин-Хурал-Хида; 2 – паралавы Нилгинского комплекса; 3 – плагиоклаз-пироксеновая (обр. MN-1310) паралава вблизи карьера Тугруг; 4 – плагиоклаз-пироксен-индиалитовые (обр. MN-1275, MN-1276, MN-1277) паралавы вблизи карьера Тугруг. An – анортит, By – битовнит, Lab – лабрадор, And – андезин. Fig. 3. Ca–K–Na diagram of plagioclase composition. 1 – paralavas of the Khamaryn-Khural-Khiid complex; 2 – paralavas of the Nyalga complex; 3 – plagioclase-pyroxene (sample MN-1310) paralava near the Tugrug quarry; 4 – plagioclase-pyroxene-indialite (samples MN-1275, MN-1276, MN-1277) paralavas near the Tugrug quarry. An – anortite, By – bytownite, Lab – labrador, And – andesine.

Пироксены встречаются во всех разновидностях паралав в виде идиоморфных фенокристов и микролитов размером до 0.5 мм, реже – в виде удлиненных дендритовых кристаллов и зерен разной морфологии. Для фенокристов клинопироксенов из мелилит-нефелиновых паралав и плагиоклаз-пироксеной паралавы (обр. MN-1310) характерно зональное строение: от центра к краю снижается содержание Al, Mg и возрастает Fe. Центральные зоны обогащены магнием (Mg# = Mg/(Mg + Fe2+ + Fe3+) 0.5–0.8) и AlVI (до 0.25 к. ф.), что приводит к расположению точек составов на классификационной диаграмме пироксенов Wo – En – Fs выше полей диопсида и геденбергита (рис. 4, а). Поэтому для дальнейшего описания состава клинопироксенов рассчитывалось количество минала кушироита CaAlAlSiO6 (Ks) и учитывалось положение точек составов на диаграмме (Si + Ti)4+ – Al3+ (рис. 4, в).

Рис. 4.

Эволюция состава клинопироксена: (а) классификационная диаграмма Wo–En–Fs, (б) вариации состава зональных фенокристов обогащенного Al клинопироксена, (в) эволюция состава клинопироксена на диаграмме (Si + Ti)4+–Al3+. 1, 2 – паралавы Хамарин-Хурал-Хида; 3 – паралавы Нилгинского комплекса; 4, 5, 6, 11 – плагиоклаз-пироксен-индиалитовая и плагиоклаз-пироксеновая паралавы вблизи карьера Тугруг; 7, 8 – Нилгинский комплекс; 9, 10 – Хамарин-Хурал-Хид. Стрелками на диаграммах показано изменение состава от центральной к краевой зонам фенокристов. Fig. 4. Composition evolution of clinopyroxene: (a) сlassification diagram Wo–En–Fs, (б) composition variations of Al-rich clinopyroxene zonal phenocrysts in paralavas, (в) clinopyroxene composition fields on the diagram (Si + + Ti)4+–Al3+. 1, 2 – paralavas of the Khamaryn-Khural-Khiid; 3 – paralavas of the Nyalga complex; 4, 5, 6, 11 – plagioclase-pyroxene-indialite paralavas near the Tugrug quarry; 7, 8 – the Nyalga complex; 9, 10 – the Khamaryn-Khural-Khiid. Arrows show evolution from central to external phenocryst zones.

Клинопироксены в мелилит-нефелиновых паралавах Хамарин-Хурал-Хида соответствуют обогащенным Al диопсиду-геденбергиту с примесью минала кушироита до 42 мол. % при следующих вариациях миналов (мол. %): Wo 22–45, En 3–38, Fs 3–33, Ks 9–42 (рис. 4). В клинопироксенах содержание TiO2 меньше 6 мас. %; только в обр. MN-1420 количество этого компонента достигает 12 мас. % (табл. 2 , ан. 1). Концентрация Na2O в клинопироксенах из всех разновидностей паралав меньше 2.8 мас. %. В обр. MN-1367 встречаются единичные зерна авгита СаNa(R2+Al)(SiAl)2O6 и пижонита CaR2+Si2O6, где R = Mg2+, Fe2+ (табл. 2 , ан. 2). В краевой зоне фенокристов возрастает содержание FeO (до 20 мас. %), MnO (до 1.6 мас. %), снижается – MgO (Mg# от 0.47–0.81 до 0.13–0.4) и Al2O3 (табл. 2 , ан. 3, 4). При этом точки составов клинопироксенов находятся преимущественно в поле геденбергита (рис. 4, а), а на диаграмме (Si + Ti)4+–Al3+ располагаются в области (Si + Ti)4+ > 1.7 к. ф. (рис. 4, в). В энстатите-ферросилите (En42–61) из плагиоклаз-пироксеновой паралавы (обр. MN-1406) количество миналов Wo и Ks не превышает 8 мол. % (табл. 2 , ан. 5, рис. 4).

Клинопироксены в паралавах Нилгинского комплекса встречаются в виде фенокристов размером до 0.5 мм и микролитов (рис. 2, б). Большинство составов клинопироксенов из мелилит-нефелиновых паралав соответствует обогащенным Al диопсиду-геденбергиту при следующих вариациях миналов (мол. %): Wo 23–41, En 0–49, Fs 0–55, Ks 4–49 (рис. 4, а). Содержание TiO2 редко превышает 2–3 мас. %. Для фенокристов клинопироксенов характерно зональное строение: их центральные части обогащены магнием (Mg# 0.7–0.75) и глиноземом (Al2O3 до 15–17 мас. %), краевые – обеднены магнием (Mg# 0.19–0.5) и глиноземом (7–13 мас. % Al2O3, табл. 2 , ан. 6, 7). Точки состава зональных фенокристов клинопироксена на диаграмме Wo–En–Fs так же, как и для комплекса Хамарин-Хурал-Хид, образуют тренд от диопсида с высоким содержанием минала Ks до геденбергита (рис. 4). Клинопироксен из паралав Нилгинского комплекса содержит 1.4 – 2 к. ф. (Si + Ti)4+ и 0.8 – 0.03 к. ф. Al (рис. 4, в).

Пироксены из плагиоклаз-пироксеновых прожилков в клинкере (обр. MN-1129 и MN-1177) характеризуются большими вариациями состава. Матрикс прожилков содержит зональные фенокристы обогащенного Al диоспида-геденбергита, единичные зерна пижонита и авгита, а вблизи обособлений кислого алюмосиликатного стекла с реликтами оплавленных зерен детритового кварца и микролитов новообразованного индиалита встречаются тонкоигольчатые кристаллы энстатита-ферросилита, содержащих до 3.2 мас. % CaO (табл. 2 , ан. 8). Энстатит-ферросилит в прожилках обогащенной пироксеном паралавы (обр. MN-1136, MN-1137) характеризуется высокой концентрацией MnO (4.5–24 мас. %, табл. 2 , ан. 9, рис. 2, в).

В плагиоклаз-пироксеновой паралаве (обр. MN-1310) клинопироксены образуют зерна неправильной формы размером до 100 мкм и представлены Al-содержащими диопсидом-геденбергитом со следующими вариациями миналов (мол. %): Wo 31–43, En 8.5–38, Fs 7–49, Ks 3.5–20. Хорошо проявлена зональность от центра к краю зерен: содержание FeO увеличивается от 5–11 до 22 мас. % на фоне уменьшения содержаний Al2O3 и MgO (табл. 2 , ан. 10, 11, рис. 4, б). Энстатит-ферросилит в плагиоклаз-пироксен-индиалитовой паралаве (обр. MN-1275, MN-1276 и MN-1277) образуют тонкоигольчатые кристаллы следующего состава (мол. %): Wo < 1, En 13–55, Fs 24–71, Ks 9–19 (рис. 4, а). Клинопироксены содержат примеси (мас. %): K2O < 1.1, Cr2O3 < 0.3, V2O3 < 0.4, P2O5 < 0.8, SO3 < 0.7 (табл. 2 , ан. 12), а на диаграмме (Si + Ti)4+ – Al3+ точки их составов при сумме (Si + Ti)4+ > 1.8 к. ф. находятся вблизи минала CaR2+Si2O6.

Минералы группы мелилита образуют фенокристы размером до 0.5 мм (рис. 5, а). В паралавах комплекса Хамарин-Хурал-Хид они характеризуются значительными вариациями состава (мас. %): SiO2 21–44, CaO 22–43, Na2O < 5.7, TiO2 < 1.8, MnO < 1.2. В программном комплексе CRYSTAL (Перетяжко, 1996) масс-балансовым методом с минимальными невязками по формульным коэффициентам были рассчитаны составы мелилита на пять миналов: акерманит Ca2MgSi2O7 (Ak), алюмоакерманит CaNaAlSi2O7 (Aåk), геленит Ca2AlAlSiO7 (Gh), Ca2Fe2+Si2O7 (Fe2-Ak) и CaNaFe3+Si2O7 (Fe3-Ak) (табл. 3). Диапазон концентраций миналов в изученных минералах следующий (мол. %): Gh 4–92, Ak 13–58, Aåk 0–54, Fe2-Ak 0–34, Fe3-Ak 0–21 (рис. 6, а, 7). Преобладают миналы Ak, Aåk и Gh, сумма которых в большинстве анализов превышает 90 мол. % (табл. 3, ан. 1) при магнезиальности Mg# 0.3–1.0 (в среднем 0.7–0.8).

Рис. 5.

Фрагменты матрикса мелилит-нефелиновых паралав и реликтов ксенолитов мергелистого известняка. а – фенокристы мелилита, клинопироксена и плагиоклаза, интерстиции между которыми заполнены стеклом с включениями куратита, кирштейнита, пирротина, обр. MN-1127 (Нилгинский комплекс); б – фенокристы с геленитом в центральной зоне и каймой железистого акерманита-алюмоакерманита, обр. MN-1425 (Хамарин-Хурал-Хид); в – фрагмент реликта ксенолита осадочной породы, сложенного геленитом и обогащенным Al диопсидом, обр. MN-1411 (Хамарин-Хурал-Хид); г – фрагмент реликта ксенолита мергелистого известняка, сложенного геленитом с включениями монтичеллита-кирштейнита, магнетита и шпинели, обр. MN-1133 (Нилгинский комплекс). Al-Di – обогащенный Al диопсид, Gh – геленит, Gl – стекло, Mll – железистый акерманит-алюмоакерманит, Kir – кирштейнит, Mtc – минералы ряда монтичеллит–кирштейнит, Ku – куратит, Pyh – пирротин. Остальные обозначения см. на рис. 3. Изображения в обратно-рассеянных электронах. Fig. 5. Matrix fragments of melilite-nepheline paralavas and remnant xenoliths of marly limestone. а – phenocrysts of melilite, clinopyroxene and plagioclase interstitials between which are filled by glass with inclusions of kuratite, kirschsteinite, pyrrhotite, sample MN-1127 (Nyalga complex); б – phenocrysts with gehlenite in the central zone and Fe-rich akermanite-alumoakermanite in the rim, sample MN-1425 (Khamaryn-Khural-Khiid); в – fragment of remnant xenolith of marly limestone consisting of gehlenite and Al-rich diopside, sample MN-1411 (Khamaryn-Khural-Khiid); г – fragment of remnant of marly limestone containing of gehlenite with inclusions of minerals of the monticellite–kirschsteinite series, magnetite and spinel, sample MN-1133 (Nyalga complex). Al-Di – Al-rich diopside, Gh – gehlenite, Gl – glass, Mll – Fe-rich akermanite-alumoakermanite, Kir – kirschsteinite, Mtc – minerals of the monticellite-kirschsteinite series, Ku – kuratite, Pyh – pyrrhotite. Other designations see on the Fig. 3. BSE images.

Таблица 2.  

Составы минералов группы пироксена (мас. %) Table 2 . Compositions of pyroxene group minerals (wt %)

      Комплекс Хамарин-Хурал-Хид                     Нилгинский комплекс
1420   1367       1425 1406         1128   1177 1136       1310 1275
1 (5)   2(3) 3(4) 4(4) 5(43)   6(16) 7(19)   8(6) 9(35) 10 (8) 11 (4) 12(24)
SiO2 42.23   49.05 42.49 43.64 50.05   42.34 42.42   50.10 45.33 48.99 48.46 47.80
TiO2   9.66   0.84 2.64 2.40 1.20   1.78 1.64   1.31 0.05 1.69 1.64 1.69
Al2O3   9.89   3.41 10.34 6.90 2.08   13.27 12.37   2.50 4.78 5.30 3.56 7.03
FeO   0.00   19.81 2.31 10.86 25.28   4.72 8.33   25.89 24.73 8.57 15.40 25.24
Fe2O3   1.84   2.61 9.61 10.01 3.11   3.91 4.09   1.42 3.44 0.30 0.65 0.00
MnO   0.99   0.54 0.20 0.58 0.62   0.00 0.27   0.47 13.98 0.24 0.66 0.56
MgO 10.72   13.37 7.96 3.67 17.37   9.19 7.21   17.61 8.10 12.31 9.55 16.03
CaO 22.76   11.88 23.62 22.93 1.19   24.20 23.85   1.86 0.54 22.65 20.50 0.84
K2O                       0.30
Cr2O3                       0.13
V2O3                       0.21
Сумма 98.09 101.50 99.15 100.99 100.90   99.41 100.16 101.14 100.95 100.05 100.41 99.84
Формульные коэффициенты (O = 6)
Ca   0.92   0.48 0.97   0.96   0.05   0.98   0.97   0.08   0.02 0.91 0.84 0.03
Fe2+   0.00   0.63 0.07   0.35   0.80   0.15   0.27   0.82   0.84 0.27 0.50 0.80
Fe3+   0.05   0.07 0.28   0.29   0.09   0.11   0.12   0.04   0.10 0.01 0.02 0.00
Mn   0.03   0.02 0.01   0.02   0.02   0.00   0.01   0.02   0.48 0.01 0.02 0.02
Mg   0.60   0.76 0.45   0.21   0.98   0.52   0.41   0.99   0.49 0.69 0.55 0.91
AlVI   0.02   0.02 0.09   0.02     0.19   0.17   0.01   0.06 0.07 0.02 0.14
Ti   0.27   0.02 0.08   0.07   0.03   0.05   0.05   0.04   0.00 0.05 0.05 0.05
K                       0.014
Cr                       0.004
V                       0.007
Сумма   1.90   2.00 1.93   1.92   1.98   2.00   2.00   1.99   2.00 2.00 2.00 1.98
Si   1.59   1.86 1.62   1.70   1.90   1.60   1.62   1.90   1.83 1.83 1.86 1.82
AlIV   0.41   0.14 0.38   0.30   0.09   0.40   0.38   0.10   0.17 0.17 0.14 0.18
Сумма   3.90   4.02 3.93   3.92   3.97   4.00   4.00   3.99   4.00 4.00 4.00 3.98
Wo 35.08 19.34 34.81 38.47   0.00   32.24   32.97   0.57   0.22 39.11 37.66 0.00
En 32.73 37.33 22.18 10.59   49.43   24.73   19.46   49.79   31.02 34.38 27.40 45.58
Fs   5.32 34.68 17.01 32.29   44.85   11.86   18.11   43.08   53.69 13.85 25.74 40.28
Ks 26.88   8.65 26.00 18.64   5.72   31.17   29.46   6.55   15.07 12.66 9.20 14.14
Mg#   0.92   0.52 0.56   0.25   0.52   0.67   0.52   0.54   0.34 0.71 0.52 0.53

Примечание. 1 – обогащенный титаном диопсид; 2 – авгит; 3, 4, 6, 7, 10, 11 – зональные зерна с ядром диопсида и краевой зоной геденбергита; 5, 8, 9, 12 – энстатит-ферросилит.

Таблица 3.  

Составы минералов группы мелилита (мас. %) Table 3. Compositions of melilite group minerals (wt %)

    Комплекс Хамарин-Хурал-Хид              Нилгинский комплекс
1410        1419 1410 1193   1133         1127 1234
1 (7) 2 (12) 3 (9) 4 (10) 5 (9)   6 (2)   7 (8)   8 (4) 9 (4)
SiO2 42.81 39.17 41.78 25.75 40.84   41.41   39.76   40.94 30.84
Al2O3 8.59 14.41 9.60 27.61 6.66   3.24   9.09   7.62 20.64
FeO 1.92 1.28 5.12 1.13 2.87   1.32   4.37   8.31 0.85
Fe2O3 0.71 1.48 2.16 1.83 0.26   1.53   0.41   0.26 2.20
MnO 0.06 0.35 0.17 0.13
MgO 6.98 5.33 4.25 2.40 9.22   11.00   7.16   5.26 5.31
CaO 34.90 35.97 33.80 38.06 39.15   37.37   36.56   35.02 40.37
Na2O 3.94 3.61 4.30 0.46 1.22   1.03   2.00   2.49 0.39
BaO   1.31
SrO   1.25
Сумма 99.82 101.11 101.17 97.42 100.07   99.44   99.31   99.86 100.49
Формульные коэффициенты (O = 7)
Ca   1.69   1.72 1.64   1.92   1.92 1.87    1.81 1.75 1.98
Na   0.35   0.31 0.38   0.04   0.11 0.09    0.18 0.23 0.03
Fe2+   0.07   0.05 0.19   0.05   0.11 0.05    0.17   0.32 0.03
Fe3+   0.02   0.05 0.07   0.07   0.01 0.05    0.01   0.01 0.08
Mn     0.01   0.01         0.01
Mg   0.47   0.36 0.29   0.17   0.63 0.77    0.49   0.37 0.36
AlVI   0.39   0.51 0.41   0.75   0.23 0.11    0.33   0.32 0.52
Ba           0.02      
Sr           0.03      
Сумма   2.99   3.00 3.00   3.00   3.00 3.00    3.00   2.99 3.01
Si   1.94   1.75 1.90   1.22   1.87 1.93    1.84   1.91 1.41
AlIV   0.06   0.25 0.10   0.79   0.13 0.07    0.16   0.09 0.59
Сумма   4.99   5.00 5.00   5.00   5.00 5.00    4.99   4.99 5.01
Ak 49.20 37.37 30.41 14.63 64.09 76.89   48.93 35.65 36.13
Aåk 30.73 24.78 29.49   0.00   8.72 5.46   17.00 23.06 0.00
Gh   7.75 25.81 11.16 71.70 13.76 6.37   16.17   9.21 56.29
Fe2-Ak   9.44   6.62 21.09   6.78 12.21 5.54   16.53 31.50 3.21
Fe3-Ak   2.89   5.42 7.85   6.89   1.22 5.74    1.30   0.58 4.36
Mg#   0.83   0.78 0.52   0.61   0.84 0.88    0.73   0.52 0.77

Примечание. 1, 5, 6 – акерманит; 2, 3, 7, 8 – зональные зерна акерманита с ядром существенно глиноземистого состава (2, 7) и краевой более железистой зоной (3, 8); 4, 9 – геленит.

Рис. 6.

Вариации состава минералов группы мелилита: а – мелилит из паралав и реликтов ксенолитов осадочных карбонатно-силикатных пород; б – вариации состава зональных фенокристов. 1, 2 – Хамарин-Хурал-Хид; 3, 4 – Нилгинский комплекс; 5, 6 – Хамарин-Хурал-Хид; 7, 8 – Нилгинский комплекс. Стрелками на диаграмме (б) показано изменение состава от центральной к краевой зонам фенокристов. Fig. 6. Composition variations of melilite group minerals: а – мelilite from paralava matrix and remnant xenoliths of carbonate-silicate sedimentary rocks; б – сomposition variations of zonal phenocrysts. 1, 2 – Khamaryn-Khural-Khiid; 3, 4 – Nyalga complex; 5, 6 – Khamaryn-Khural-Khiid; 7, 8 – Nyalga complex. Arrows on the diagram (б) show evolution from the central to the external phenocryst zones.

В образцах паралав MN-1367, MN-1411, MN-1419 и MN-1425 фенокристы минералов группы мелилита от центра к краю становятся более железистыми, менее глиноземистыми (рис. 6, б; 7, б) и содержат (мол. %): в центральной зоне 19–40 Gh и 4–9 Fe2-Ak, в краевой – 9–15 Gh и 17–29 Fe2-Ak (табл. 3, ан. 2, 3). В образцах мелилит-нефелиновой паралавы MN-1410, MN-1411, MN-1420 и MN-1425, наряду с породообразующими железистыми акерманитом и алюмоакерманитом, в реликтах ксенолитов мергелистого известняка находятся геленит (Gh 43–92 мол. %, табл. 3, ан. 4), промежуточные члены ряда монтичеллит–кирштейнит, перовскит, обогащенная Al шпинель (обр. MN-1410, MN-1420 и MN-1425), диопсид (обр. MN-1411, рис. 5, в), содержащий до 42 мол. % Ks.

Минералы группы мелилита Нилгинских паралав имеют следующие вариации состава (мол. %): Gh 0–80, Ak 10–83, Aåk 0–45, Fe2-Ak 0–44, Fe3-Ak 0–23 (табл. 3, ан. 5; рис. 6, а, 7). Преобладают магнезиальные разновидности (Mg# 0.7–0.8). В качестве примесей иногда отмечаются MnO (до 3.1 мас. %) и К2О (до 1.4 мас. %). В обр. MN-1133 встречаются фенокристы мелилитов, содержащие до 1.4 мас. % BaO и до 1.4 мас. % SrO (табл. 3, ан. 6). Зональные фенокристы мелилитов, в которых от центра к краю повышается содержание Fe и снижается – Al, встречаются во всех паралавах Нилгинского комплекса (рис. 6, б). Такие мелилиты содержат (мол. %): Fe2-Ak 4–20, Gh 15–47 в центральной и Fe2-Ak 24–36, Gh 8–11 в краевой зонах (табл. 3, ан. 7, 8). В образцах паралав MN-1133, MN-1176, MN-1193, MN-1279, MN-1234 и MN-1185 также встречаются реликты ксенолитов мергелистого известняка, сложенные геленитом, содержащим до 80 мол. % Gh (табл. 3, ан. 9), перовскитом, шпинелью, промежуточными членами ряда монтичеллит–кирштейнит и кальцитом (рис. 5, г).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Клинопироксены и основные плагиоклазы являются наиболее распространенными породообразующими минералами паралав во многих пирометаморфических комплексах. Например, наряду с фаялитом и Ti-магнетитом, они слагают минеральные ассоциации парабазальтов (железистых паралав) Челябинского угольного бассейна (Пирогенный…, 2005), паралав угольной провинции Шанхи (Shanxi) в Китае (Grapes, 2009) и Кендерлыкской впадины в Казахстане (Калугин и др., 1991).

Паралавы монгольских пирометаморфических комплексов схожи по минеральному составу и особенностям эволюции состава породообразующих минералов. Согласно петрографическим наблюдениям и данным СЭМ ЭДС, первыми при формировании мелилит-нефелиновых паралав кристаллизовались зерна (микролиты) минералов группы шпинели с большими вариациями содержаний Fe, Al и Mg (Нилгинский комплекс, Перетяжко и др., 2018), а также фосфиды Fe (Хамарин-Хурал-Хид, Савина и др., 2020). После этого образовалась ассоциация фенокристов основных плагиоклазов, минералов группы мелилита и обогащенных Al клинопироксенов (диопсида-геденбергита). Кроме преобладающих мелилит-нефелиновых паралав, встречаются плагиоклаз-пироксен ± индиалитовые паралавы с породообразующим ортопироксеном (энстатитом-ферросилитом), промежуточные по валовому составу между мелилит-нефелиновыми паралавами и клинкерами. Разнообразие минеральных ассоциаций пирогенных пород, сформированных в результате высокотемпературных и низкобарических преобразований карбонатно-силикатных осадочных протолитов, является следствием больших вариаций состава осадочных толщ, а также локальных различий условий плавления и кристаллизации пирогенных силикатных расплавов (Peretyazhko et al., 2021).

Плагиоклазы мелилит-нефелиновых паралав представлены, в основном, анортитом и лабрадором. Редкие обособления андезина обнаружены только в ксенолитах клинкера, захваченных расплавом паралав.

Клинопироксены по составу отвечают промежуточным членам ряда диопсид–геденбергит со значительной примесью минала кушироита. Большинство их фенокристов имеет зональное строение: центральные зоны более магнезиальные и глиноземистые по сравнению с краевыми, обогащенными Fe и Mn. Ранее клинопироксен близкого состава с общей формулой (Ca,Na)(Mg,Fe2+,Al,Fe3+,Ti)(Si,Al)2O6 назывался фассаитом. Этот минерал дискредитирован IMA (Morimoto, 1989) и теперь должен называться Аl-содержащим (обогащенным Al) диопсидом или авгитом. Такой клинопироксен часто встречается в метеоритах (Blander, Fuchs, 1975; Hazen, Finger, 1977), зонах контактового метаморфизма (Owen, 2000; Пушкарев и др., 2004; Pascal et al., 2005), в ксенолитах пироксенитов (Калашникова и др., 2015) и эклогитов из кимберлитов (Agashev et al., 2018), в карбонатитах (Cundari, 1982) и пирогенных породах. К редким, богатым алюминием разновидностям кальциевого клинопироксена, имеющим статус самостоятельного минерала или минала, относятся эссеинит CaFe3+AlSiO6 (Cosca, Peacor, 1987), гроссманит CaTi3+AlSiO6 (Ma, Rossman, 2009) и кушироит CaAlAlSiO6. Первая и пока единственная находка кушироита, содержащего 40–42 мас. % Al2O3, была описана в хондрите ALH 85085 СН (Kimura et al., 2009). Обогащенный Al клинопироксен в мелилит-нефелиновых паралавах близок по составу к таковому в парабазальтах (Пирогенный…, 2005), битуминозных (Kruszewski et al., 2018) и пирометаллургических шлаках (Warchulski et al., 2016), но имеет отличительную особенность для пирогенных пород – в среднем более высокую глиноземистость при содержании минала кушироита до 49 мол. % (Al2O3 ~ 20 мас. %).

Энстатит-ферросилит слагает матрикс плагиоклаз-пироксеновой (Хамарин-Хурал-Хид) и плагиоклаз-пироксен-индиалитовой (Нилгинский комплекс) паралав, а также является главным минералом обогащенной пироксеном паралавы (обр. MN-1136, MN-1137) в прожилках из клинкеров Нилгинского комплекса. Содержание MnO в энстатите-ферросилите из такой паралавы достигает 24 мас. % (обр. MN-1136, табл. 2, ан. 9). Марганцевые пироксены встречаются крайне редко. Единственная находка ромбического донпикорита (MnMg)MgSi2O6 описана в мраморах (Petersen et al., 1984), а моноклинный каноит Mn(MgMn)Si2O6 обнаружен только в метаморфических породах (Kobayashi, 1977; Gnos et al., 1996; Saldgo et al., 2019).

Минералы группы мелилита разнообразны по составу. Минералы ряда геленит–акерманит кристаллизуются в мелитолитах (Stoppa, Sharygin, 2009), но более всего характерны для карбонатно-силикатных осадочных пород, метаморфизованных в условиях спуррит-мервинитовой фации, например, в зоне контакта мергелистых известняков и траппов базальтов (Сокол и др., 2019; Девятиярова, 2022). Акерманит и железистый акерманит являются породообразующими в ультраосновных вулканических породах (Melluso et al., 2010; Николаева, 2014; Lustrino et al., 2020) и в пирометаллургических шлаках (Warchulski et al., 2016). Алюмоакерманит обнаружен в мелилит-нефелиновых туфах вулкана Олдоиньо Ленгаи (Wiedenmann et al., 2009). Минерал группы мелилита, содержащий более 40 мас. % Fe2O3, встречается в породах пирометаморфического комплекса Баффало (Foit et al., 1987), а бариевый мелилит – беннешерит Ba2Fe2+Si2O7 недавно открыт в пирогенных породах комплекса Хатрурим (Krzątała et al., 2022).

Минералы группы мелилита из монгольских паралав близки по составу и особенностям эволюции. Паралавы содержат железистый акерманит-алюмоакерманит с небольшой примесью минала геленита (Si > 1.5–1.6 к. ф., Gh 3–18 мол. %, рис. 7). Иногда встречаются зональные фенокристы, в центральном (реликтовом) ядре которых содержится до 40–47 мол. % Gh. Геленит (Gh > 70 мол. %) в ассоциации с обогащенным Al диопсидом, промежуточными членами ряда монтичеллит–кирштейнит, перовскитом, кальцитом и другими минералами обнаружен только в реликтах ксенолитов мергелистого известняка. Большое разнообразие состава минералов группы мелилита пирометаморфического и контактово-метаморфического генезиса отличает их от таковых в магматических и техногенных породах. Мелилиты из вулканических пород и пирометаллургических шлаков обычно содержат Si в количестве ~2 к. ф. и точки их составов на диаграмме Si4+–Al3+ располагаются между миналами (CaNa)RSi2O7 и алюмоакерманита (рис. 7). Для мелилитов пирометаморфических и контактово-метаморфических пород характерна эволюция состава от геленита до железистого акерманита-алюмоакерманита (рис. 7). Только в образце паралавы MN-1133 (Нилгинский комплекс) встречаются фенокристы мелилита с примесью Ba и Sr (табл. 3, ан. 6), состав которых относится, вероятно, к изоморфному ряду между железистым акерманитом и Sr-содержащим беннешеритом.

Рис. 7.

Эволюция состава мелилита на диаграмме Si4+–Al3+. 1, 2 – геленит из центральной зоны фенокристов в паралавах Нилгинского комплекса (1) и Хамарин-Хурал-Хида (2); 3 – геленит, содержащий 88–92 мол. % Gh, из реликта ксенолита мергелистого известняка, обр. MN-1410 (Хамарин-Хурал-Хид); 4, 5 – фенокристы мелилита из паралав Нилгинского комплекса (4) и Хамарин-Хурал-Хида (5); 6 – мелилит из вулканических пород (по: Николаева, 2014; Lustrino et al., 2020); 7 – мелилит из мелитолитов (по: Stoppa, Sharygin, 2009); 8 – мелилит из мраморизованных мергелистых известняков в зоне контакта с базальтами (по: Девятиярова, 2022); 9 – мелилит из пирометаллургических шлаков (по: Warchulski et al., 2016). (CaNa)RSi2O7 – сумма миналов Ca2MgSi2O7, Ca2Fe2+Si2O7 и CaNaFe3+Si2O7. Fig. 7. Evolution of melilite composition on the diagram Si 4+– Al3+. 1, 2 – gehlenite from central zone of phenocrysts in paralavas of the Nyalga complex (1) and Khamaryn-Khural-Khiid (2); 3 – gehlenite containing 88–92 mol. % of Gh end-member from the remnant xenolith of marly limestone, sample MN-1410 (Khamaryn-Khural-Khiid); 4, 5 – melilite phenocrysts from paralavas of the Nyalga complex (4) and Khamaryn-Khural-Khiid (5); 6 – melilite from volcanic rocks (after Nikolaeva, 2014; Lustrino et al., 2020); 7 – melilite from melitolites (after Stoppa, Sharygin, 2009); 8 – melilite from marbled marl limestones in the contact zone with basalts (after Deviatiyarova, 2022); 9 – melilite from pyrometallurgical slags (after Warchulski et al., 2016). (CaNa)RSi2O7 – sum of end-members Ca2MgSi2O7, Ca2Fe2+Si2O7, and CaNaFe3+Si2O7.

Хорошо проявленные тренды изменения составов мелилитов и клинопироксенов ряда диопсид–геденбергита, содержащих до 49 мол. % Ks, направленные от центра к краевым зонам фенокристов при значительном снижении их глиноземистости (рис. 4, б, 6, б, 7), а также наличие реликтов ксенолитов мергелистого известняка с геленитом, содержащим до 92 мол. % Gh, отличают породообразующие минеральные ассоциации монгольских паралав от таковых из других пирометаморфических комплексов.

Большое разнообразие паралав и плавленых пород связаны с литологией (составом) осадочных протолитов и локальными условиями полистадийных процессов формирования пирометаморфических комплексов Монголии. Минеральная ассоциация геленита и обогащенных Al диопсида-геденбергита в мергелистых известняках образовалась на стадии высокотемпературного и низкобарического метаморфизма осадочного протолита (Савина и др., 2020; Peretyazhko et al., 2021). Повышение температуры осадочной толщи, вызванное подземными угольными пожарами, происходило при относительно высоком парциальном давлении CO2 в P-T условиях, препятствующих разложению кальцита. Предполагается, что в результате инконгруэнтного плавления термически метаморфизованного мергелистого известняка при T > 1100 °C плавился K-Na полевой шпат, а при T > 1250 °C – кальцит, минералы групп мелилита и клинопироксена, другие тугоплавкие минералы, что привело к образованию несмесимых расплавов – карбонатного (CaCO3 + CaO) и нескольких силикатных с большими вариациями состава (Peretyazhko et al., 2021). После слияния (коалесценции) силикатных расплавов образовался недосыщенный по кремнезему и обогащенный Ca расплав, из которого формировались мелилит-нефелиновые паралавы. В локальных областях таких пород сохранились зерна геленита, которые обрастали железистым акерманитом-алюмоакерманитом, формируя зональные фенокристы (рис. 5, б), а также реликты ксенолитов мергелистого известняка, содержащие геленит (рис. 5, в, 5, г).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В пирометаморфических комплексах Монголии среди паралав преобладают разновидности, сложенные основными плагиоклазами, клинопироксенами ряда диопсид– геденбергит, содержащими до 49 мол. % Ks, железистым акерманитом-алюмоакерманитом, нефелином. Реже встречаются плагиоклаз-пироксеновая и плагиоклаз-пироксен-индиалитовая паралавы с породообразующими энстатитом-ферросилитом. Большое разнообразие пирогенных пород и слагающих их минеральных ассоциаций является следствием значительных вариаций состава протолитов пирометаморфических комплексов Монголии, локальных условий термических трансформаций и частичного плавления осадочных пород, а также кинетики кристаллизации пирогенных силикатных расплавов. Минеральные ассоциации в реликтах ксенолитов мергелистого известняка, сложенные геленитом, обогащенным Al диопсидом-геденбергитом, минералами ряда монтичеллит–кирштейнит, перовскитом, шпинелью и другими более редкими минералами, формировались в результате высокотемпературного метаморфизма карбонатно-силикатных пород осадочных толщ и последующего реакционного взаимодействия ксенолитов с пирогенными силикатными расплавами разного состава.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ 23-27-00031.

Список литературы

  1. Глушкова В.Е., Перетяжко И.С., Савина Е.А., Хромова Е.А. Минералы группы оливина в мелилит-нефелиновых паралавах пирометаморфических комплексов Mонголии // ЗРМО. 2023. № 1. С. 61–77.

  2. Девятиярова А.С. Кочумдекский контактовый ореол спуррит-мервинитового метаморфизма: минералогия, геохимические особенности, история становления. Автореф. дис. … канд. г.-м. н. Новосибирск, 2022. 22 с.

  3. Калашникова Т.В., Соловьева Л.В., Костровицкий С.И. Сравнительная характеристика состава минералов из ксенолитов кимберлитовых трубок “Обнаженная” и “Удачная” // Изв. СО Секции наук о Земле РАЕН. Геол., поиски и разведка рудн. месторождений. 2015. Т. 53. № 4. С. 7–20.

  4. Калугин И.А., Третьяков Г.А., Бобров В.А. Железорудные базальты в горелых породах Восточного Казахстана. Новосибирск: Наука, 1991. 80 с.

  5. Николаева А.Т. Петрология мелилитсодержащих пород вулканов Купаэлло и Колле Фаббри (Центральная Италия). Автореф. дис. … канд. г.-м. н. Новосибирск, 2014. 23 с.

  6. Перетяжко И.С. CRYSTAL – прикладное программное обеспечение для минералогов, петрологов, геохимиков // ЗРМО. 1996. № 3. С. 141–148.

  7. Перетяжко И.С., Савина Е.А., Хромова Е.А., Карманов Н.С., Иванов А.В. Уникальные клинкеры и паралавы нового Нилгинского пирометаморфического комплекса в Центральной Монголии: минералого-геохимические особенности, условия формирования // Петрология. 2018. Т. 26. № 2. С.178–210.

  8. Пирогенный метаморфизм / Ред. Э.В. Сокол, Н.В. Максимова, Е.Н. Нигматулина, В.В. Шарыгин, В.М. Калугин. Новосибирск: СО РАН, 2005. 284 с.

  9. Покровский П.В. Нашатырь из месторождения бурых углей Хамарин-Хурал-Хид в Монгольской Народной Республике // ЗВМО. 1949. № 3. С. 38–45.

  10. Пушкарёв Е.В., Бирюзова А.П., Гуляева Т.Я. Фассаит из метаморфических пород Хабарнинского габбро-ультрамафитового массива на Южном Урале // Вестник Уральского отделения РМО. 2004. № 3. С. 89–97.

  11. Савина Е.А., Перетяжко И.С., Хромова Е.А., Глушкова В.Е. Плавленные породы (клинкеры и паралавы) пирометаморфического комплекса Хамарин-Хурал-Хид, Восточная Монголия: минералогия, геохимия, процессы образования // Петрология. 2020. Т. 28. № 5. С. 482–510.

  12. Сокол Э.В., Полянский О.П., Семенов А.Н., Ревердатто В.В., Кох С.Н., Девятиярова А.С., Колобов В.Ю., Хворов П.В., Бабичев А.В. Контактовый метаморфизм на р. Кочумдек (бассейн р. Подкаменная Тунгуска, Восточная Сибирь): свидетельства режима течения расплава // Геология и геофизика. 2019. Т. 60. № 4. С. 456–471.

Дополнительные материалы отсутствуют.