Роль взаимодействия “кристалл–расплав” в формировании рудной минерализации щелочных сиенитов массива Бурпала (З. Прибайкалье): результаты экспериментов

   Объект исследования. Щелочные и нефелиновые рудоносные сиениты массива Бурпала (Западное Прибайкалье).

   Цель. Экспериментально смоделировать процессы взаимодействия “кристаллизующаяся масса–расплав” на ранних магматических стадиях формирования сиенитовых тел массива Бурпала для выявления механизмов рудоконцентрирования.

   Материалы и методы. Экспериментальное моделирование взаимодействия кристаллизующейся массы (щелочной сиенит массива Бурпала) с межкристаллическим щелочным насыщенным летучими расплавом (в виде стекла, полученного предварительным плавлением рудоносного нефелинового сиенита массива Бурпала) было проведено в гидротермальных автоклавах с системой быстрой закалки при 750 °С и 200 МПа. Исходные вещества и продукты экспериментов анализировались методами СЭМ и ЛА-ИСП-МС.

   Результаты. Опытные серии при 750 °C и 200 МПа показали интенсивную перекристаллизацию амфибола и клинопироксена и локальную переработку калиевого полевого шпата щелочных сиенитов на границах “кристалл–расплав”. Расплав, полученный при плавлении стекла, при взаимодействии с сиенитом меняет свой состав, сохраняя щелочной (агпаитовый) характер, но с пониженным агпаитовым индексом, из которого кристаллизуется дискретный набор HFSE–РЗЭ фаз: циркон, Zr-титанит и соросиликаты группы чевкинита–перрьерита. Фиксируется резкое обогащение краевых зон амфибола и клинопироксена Mn, Sr, LREE, Y и Nb, относительно слабое изменение состава полевого шпата, что подчеркивает их роль как основного временного “буфера” редких элементов на ранней стадии реакции.

   Выводы. Результаты поддерживают модель локального перераспределения Zr–Ti-Nb–РЗЭ в межкристаллическом расплаве на границе “кристалл–расплав”, что позволяет формировать рудную минерализацию до участия более поздних гидротермальных процессов и могут быть напрямую применены к интерпретации рудоносных сиенитов массива Бурпала.

1. Дорошкевич А.Г., Саватенков В.М., Малютина А.В., Избродин И.А., Прокопьев И.Р., Старикова А.Е., Радомская Т.А. (2025) Петрогенезис и источники вещества пород щелочного редкометалльного массива Бурпала, Северное Прибайкалье. Петрология, 33(1), 45-67. doi: 10.31857/S0869590325010035. EDN: VDWYRY

2. Избродин И.А., Дорошкевич А.Г., Малютина А.В., Семенова Д.В., Радомская Т.А., Крук М.Н., Прокопьев И.Р., Старикова А.Е., Рампилов М.О. (2024) Геохронология пород щелочного массива Бурпала (Северное Прибайкалье): новые U-Pb данные. Геодинамика и тектонофизика, 15(1), 0741. doi: 10.5800/GT-2024-15-1-0741. EDN: RDVHJJ

3. Старикова А.Е., Малютина А.В., Избродин И.А., Дорошкевич А.Г., Радомская Т.А., Исакова А.Т., Семенова Д.В., Корсаков А.В. (2024) Минералого-петрографическая и геохимическая характеристика циркона как отражение условий его образования на примере цирконов из пород Бурпалинского массива, Северное Прибайкалье. Геодинамика и тектонофизика, 15(5), 0787. doi: 10.5800/GT-2024-15-5-0787. EDN: FDQAQS

4. Coogan L.A., O’Hara M.J. (2015) MORB differentiation: In situ crystallization in replenished-tapped magma chambers. Geochim. Cosmochim. Acta, 158, 147-161. doi: 10.1016/j.gca.2015.03.010

5. Cooper G.F., Davidson J.P., Blundy J.D. (2016) Plutonic xenoliths from Martinique, Lesser Antilles: evidence for open system processes and reactive melt flow in island arc crust. Contrib. Mineral. Petrol., 171, 87. doi: 10.1007/s00410-016-1299-8

6. Doroshkevich A.G., Ripp G.S., Izbrodin I.A., Savatenkov V.M. (2012) Alkaline magmatism of the Vitim province. Lithos, 152, 157-172. doi: 10.1016/j.lithos.2012.05.002

7. Fang J., Chou I.-M., Audétat A., Zhang L. (2024) Quantitative redox measurements for hydrothermal experiments conducted in cold-seal pressure vessels. Chem. Geol., 663. doi: 10.1016/j.chemgeo.2024.122286

8. Jackson M.D., Blundy J., Sparks R.S.J. (2018) Chemical differentiation, cold storage and remobilization of magma in the Earth’s crust. Nature, 564, 405-409. doi: 10.1038/s41586-018-0746-2

9. Kotov A.B., Vladykin N.V., Yarmolyuk V.V., Sal’nikova E.B., Sotnikova I.A., Yakovleva S.Z. (2013) Permian Age of the Burpala Alkaline Pluton, Northern Transbaikalia: Geodynamic Implications. Dokl. Earth Sci., 453, 1082-1085. doi: 10.1134/S1028334X13110160

10. Lissenberg C.J., MacLeod C.J. (2016) A Reactive Porous Flow Control on Mid-ocean Ridge Magmatic Evolution. J. Petrology, 57(11-12), 2195-2220. doi: 10.1093/petrology/egw074

11. Matthews W., Linnen R.L., Guo Q. (2003) A filler-rod technique for controlling redox conditions in cold-seal pressure vessels. Amer. Miner., 88, 701-707.

12. Morimoto N. (1988) Nomenclature of Pyroxenes. Mineral. Petrol., 39, 55-76.

13. O’Neill H.S.C., Jenner F. (2012) The global pattern of trace-element distributions in ocean floor basalts. Nature, 491, 698-704. doi: 10.1038/nature11678

14. Prokopyev I.R., Borisenko A.S., Borovikov A.A., Pavlova G.G. (2016) Origin of REE-rich ferrocarbonatites in southern Siberia (Russia): implications based on melt and fluid inclusions. Mineral. Petrol., 110, 845-859. doi: 10.1007/s00710-016-0449-z

15. Prokopyev I.R., Doroshkevich A., Redina A. (2023) Brine-Melts and Fluids of the Fe-F-P-(Ba)-(Sr)-REE Central Asian Carbonatite Province (Southern Siberia and Mongolia): The Petrogenetic Aspects. Minerals, 13(4), 573. doi: 10.3390/min13040573

16. Rytsk E.Yu., Velikoslavinskii S.D., Smyslov S.A., Kotov A.B., Glebovitskii V.A., Bogomolov E.S., Tolmacheva E.V., Kovach V.P. (2017) Geochemical Peculiarities and Sources of Late Paleozoic High-K and Ultrapotassic Syenite of the Synnyr and Tas Massifs (Eastern Siberia). Dokl. Earth Sci., 476, 1043-1047. doi: 10.1134/S1028334X17090070

17. Tsygankov A.A. (2014) Late Paleozoic Granitoids in Western Transbaikalia: Sequence of Formation, Sources of Magmas, and Geodynamics. Russ. Geol. Geophys., 55(2), 153-176. doi: 10.1016/j.rgg.2014.01.004

18. Tsygankov A.A., Burmakina G.N., Khubanov V.B., Buyantuev M.D. (2017) Geodynamics of Late Paleozoic Batholith-Forming Processes in Western Transbaikalia. Petrology, 25, 396-418. doi: 10.1134/S0869591117030043

19. Yarmolyuk V.V., Kuzmin M.I., Kozlovsky A.M. (2013) Late Paleozoic – Early Mesozoic Within-Plate Magmatism in North Asia: Traps, Rifts, Giant Batholiths, and the Geodynamics of Their Origin. Petrology, 21, 101-126. doi: 10.1134/S0869591113010062

20. Zhu S.-Z., Huang X.-L., Yu Y., Yang F., Wang C.Y., He P.-L., Cao J. (2023) Enrichment of Incompatible Elements in Alkaline Syenites in Large Igneous Provinces Due to Magma Replenishment and Reactive Porous Flow in a Mush Reservoir. J. Petrology, 64(2), egad002. doi: 10.1093/petrology/egad002