Генетические особенности самородного железа и продуктов его окисления в девонских гранитоидах Алейско-Змеиногорского комплекса (северо-западная часть Рудного Алтая)

Abstract

Актуальность исследований самородного минералообразования железорудной направленности определяется выделением минералогических и физико-химических критериев потенциальной рудоносности полифазного алейско-змеиногорского гранитоидного комплекса, занимающего большую часть северо-западной российской территории Рудного Алтая. Цель работы: всесторонняя характеристика морфологии, химического состава, распространённости, парагенезиса и времени обособления самородных металлидов железа в эволюционирующем развитии флюидно-магматической системы. Методы исследования: традиционные минералого-петрографические, минераграфические с целенаправленным изучением акцессорного самородного железа и ассоциирующих с ним минералов, извлечённых из протолочек гранитоидов по общепринятой схеме. Для аналитических исследований применены рентгеноспектральные методы анализа, выполненные в лаборатории ИГМ СО РАН (г. Новосибирск) на электронном сканирующем микроскопе JSM-6510LV (Jeol Ltd) с энерго-дисперсионным спектрометром INCA Energy 350+ (аналитик М. В. Хлестов). Результаты. Установлено присутствие и распределение акцессорных микросферул самородного железа в породах последовательных фаз формирования гранитоидного комплекса; по химическому составу выделено две разновидности микросферул - железо с примесью Ti, Mn и беспримесное (феррит). В плагиогранитах главной фазы внедрения изучены химический состав и структура распада ксеногенного кристалла феррокерсутита, генетически связанного с металлизированным габброидным силикатным расплавом, привнесённым плагиогранитной магмой в гипабиссальную камеру кристаллизации. Выявлена парагенетическая ассоциация самородного железа и условия обособления из силикатного расплава самородной фазы Fe. Выводы. На раннемагматической стадии формирования габброидного расплава в мантийном промежуточном очаге активно проявилось ликвационное отделение металлической фазы железа, в том числе с примесью Ti, Mn, под воздействием восстановительных интрателлурических водородно-углеродистых флюидов при активном участии бескислородных соединений калия. Ограниченность распространённости самородных микроглобулей Fe в производных гранитоидных расплавов, особенно в заключительных лейкогранитных дифференциатах, связана с ослаблением восстановительного режима мантийных флюидов, на смену которым поступали флюиды с повышенными щёлочностью и потенциалом кислорода. Полученные новые данные имеют петрологическое значение и практическую направленность - определение потенциальной продуктивности гранитоидного комплекса на железо-титанорудную минерализацию.

The relevance of researching the native iron-ore mineral formation is determined by identifying mineralogical and physical and chemical criteria for potential ore bearing of the polyphase Aleysk-Zmeinogorsky granitoid complex which occupies the most north-western part of the Russian Rudny Altai territory. The aim of the research is a detail and comprehensive description of morphology, chemical composition, occurrence, paragenesis and time of native iron metallides segregation in the course of evolutionary development of a fluid-magmatic system. Research methods include conventional mineralogical and petropgraphical methods, as well as mineragraphic methods targeting at investigation of the accessory native iron and its associated minerals obtained from crashed granitoid samples according to a common procedure. To carry out analytical studies, the author used the X-ray spectral analysis methods performed on an electronic scanning microscope JSM-6510LV (Jeol Ltd) fitted with an energy-dispersive spectrometer INCA Energy 350+ in a laboratory of the Geology and Mineralogy Institute of the Siberian branch of the Russian Academy of Science (Novosibirsk) (by an analyst M. V. Khlestov). Research outcomes. The author identified the presence and distribution of accessory native iron microspheres in rocks of successive phases of the granitoid complex formation and singled out two microsphere varieties by chemical composition, i. e. iron with Ti and Mn impurities and pure iron (ferrite); thoroughly studied the structure, chemical composition and breakdown structure of a xenogenic crystal of ferrokaersutite genetically related to a metalized gabbroid silicate melt supplied to the hypabyssal crystallization chamber by plagiogranitic melt in plagiogranitic rocks of the main intrusion phase. Paragenetic associations of native iron, as well as location and conditions of native Fe phase segregation out of a silicate melt of the native phase was identified. Conclusions. A liquation separation of a metallic phase of iron, including iron with Ti, Mn impurities, clearly manifested itself at an early magmatic stage of a gabbroid melt formation in an intermediate vent under the effect of a reducing intratelluric hydrogen-carbonic fluid together with active action of potassium. The limited occurrence of native Fe globules in derived granitoid melts, especially in finishing leucogranit differentiates, are related to weakening the reducing character of mantle fluids which are displaced by the hyperalkaline fluids with increased potential oxygen. The obtained new data have high petrological importance and practical value for identifying a potential productivity of a granitoid complex for iron-titanium ore mineralization.