Rocks of the Ary-Bulak ongonite massif: relationship between geochemical features, mineral-phase assembleges, and formation processes
- Authors: Peretyazhko I.S.1, Savina E.A.1, Dmitrieva A.S.1
-
Affiliations:
- A.P. Vinogradov Institute of Geochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
- Issue: Vol 32, No 3 (2024)
- Pages: 314–343
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0869-5903/article/view/261483
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869590324030032
- EDN: https://elibrary.ru/DAWIWK
- ID: 261483
Cite item
Abstract
The paper reports the study of geochemistry, mineral-phase assemblages of rocks of the Ary-Bulak ongonite massif, compositions of major, minor and accessory minerals (quartz, feldspars, topaz, zinnwaldite, prosopite, rare Ca–Al-fluorides, W-ixiolite, columbite, zircon, cassiterite, and fluocerite), fluoride–calcium (F-Ca) phase, and fluorite formed from it. The rock-forming minerals of porphyritic ongonites are quartz, albite and sanidine, and minor minerals are topaz and zinnwaldite. The ongonitic matrix is composed of a quartz–sanidine–albite assemblage with micron-sized needle-shaped topaz crystals. In transitional porphyritic rocks and in the endocontact aphyric zone, the interstices between matrix minerals are filled with a F-Ca phase formed from a F-Ca (fluoritic) stoichiometric melt. Fluoride–silicate liquid immiscibility in ongonitic magma and fluid-magmatic processes led to the redistribution of REE, Y, and many trace elements between melts, fluids, minerals and a contrasting change in mineral-phase assemblages in the rocks. This is associated with the appearance of M-type (T1 La–Nd, T4 Er–Lu) and W-type (T3 Gd–Ho) tetrad effects in the chondrite-normalized REE patterns of rocks. Degassing of magmatic fluids through the endocontact aphyric zone was accompanied by the crystallization of Sr-bearing prosopite and hydrous Ca–Al-fluorides. Aphyric rocks, compared to porphyritic ongonites and porphyritic transitional rocks, are enriched in H2O, Sr, Ba, Rb, Sn, W, Ta, Be, Zr, Hf, Sb, As, Sc, but contain less Li, Pb, Zn, Y and REE. During the effect of magmatic fluids on rocks enriched in Ca and F, especially in the endocontact aphyric zone, albite was partially or completely replaced by the F-Ca phase and kaolinite, and the F-Ca phase recrystallized into aggregates of micron-sized grains of stoichiometric fluorite without trace elements. Rb-Cs mica also crystallized in the rim of zinnwaldite laths, the zones of which maximally enriched in rubidium with the cation relation Rb > K > Cs may be a new mineral. The geochemistry of the rocks, the features of their mineral-phase assemblages, the compositional evolution of the minerals and the F-Ca phase are a consequence of the formation of the Ary-Bulak massif from ongonitic magma during a fluid-magmatic process complicated by fluoride–silicate liquid immiscibility with the participation of fluoritic and other fluoride melts, as well as magmatic fluids of P-Q and the first types.
Full Text
About the authors
I. S. Peretyazhko
A.P. Vinogradov Institute of Geochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
Author for correspondence.
Email: pgmigor@mail.ru
Russian Federation, Irkutsk
E. A. Savina
A.P. Vinogradov Institute of Geochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
Email: pgmigor@mail.ru
Russian Federation, Irkutsk
A. S. Dmitrieva
A.P. Vinogradov Institute of Geochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
Email: pgmigor@mail.ru
Russian Federation, Irkutsk
References
- Андреева О.В., Петров В.А., Полуэктов В.В. Мезозойские кислые магматиты Юго-Восточного Забайкалья: петрогеохимия, связь с метасоматизмом и рудообразованием // Петрология. 2020. Т. 62. № 1. С. 76–104. https://doi.org/10.1134/S1075701520010018
- Антипин B.C., Гайворонский Б.А., Сапожников В.П., Писарская В.А. Онгониты Шерловогорского района (Восточное Забайкалье) // Докл. АН СССР. 1980. Т. 253. № 1. С. 228–232.
- Антипин В.С., Андреева И.А., Коваленко В.И., Кузнецов В.А. Геохимические особенности онгонитов Ары-Булакского массива, Восточное Забайкалье // Петрология. 2009. Т. 17. № 6. С. 601–612.
- https://doi.org/10.1134/S0869591109060034
- Алферьева Я.О., Чевычелов В.Ю., Новикова А.С. Экспериментальное исследование условий кристаллизации онгонитов массива Ары-Булак (Восточное Забайкалье) // Петрология. 2022. Т. 30. № 2. С. 209–224. https://doi.org/10.1134/S0869591122020011
- Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 200000. Издание второе. Серия Даурская. Лист M-50-XIV (Ниж. Цасучей), ХХ (Соловьевск). Объяснительная записка [Электронный ресурс] / А.В. Куриленко, Н.Г. Ядрищенская, В.В. Карасев и др.; Минприроды России, Роснедра, Забайкалнедра, ОАО “Читагеолсъемка”. М.: Московский филиал ФГБУ “ВСЕГЕИ”, 2019.
- Граменицкий Е.Н., Щекина Т.И. Поведение редкоземельных элементов и иттрия на заключительных этапах дифференциации фторсодержащих магм // Геохимия. 2005. № 1. С. 45–59. https://doi.org/10.31857/S001675252004010X
- Дергачев В.Б. Классификация пород группы онгонита // Геология и геофизика. 1992. № 2. С. 104–112.
- Дмитриева А.С., Перетяжко И.С., Савина Е.А. Реликты фторидно-кальциевого (флюоритового) и солевых расплавов в породах массива Ары-Булак (Восточное Забайкалье) // Изв. Томского политех. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 5. С. 201–214. doi: 10.18799/24131830/2021/05/3203
- Коваленко В.И., Коваленко Н.И. Онгониты – субвулканические аналоги литий-фтористых гранитов. М.: Наука, 1976. 124 с.
- Коваленко В.И., Гребенников А.М., Антипин В.С. Онгониты Ары-Булакского массива (Забайкалье) – первая находка субвулканических аналогов редкометальных литий-фтористых гранитов (“апогранитов”) в СССР // Докл. АН СССР. 1975. Т. 220. № 5. С. 1169–1171.
- Костицын Ю.А., Коваленко В.И., Ярмолюк В.В. Rb-Sr – изохронное датирование штока онгонитов Ары-Булак: Восточное Забайкалье // Докл. АН. 1995. Т. 343. № 3. С. 381–384.
- Кузнецов В.А., Андреева И.А., Коваленко В.И. и др. Содержание воды и элементов-примесей в онгонитовом расплаве массива Ары-Булак, Восточное Забайкалье (данные изучения расплавных включений) // Докл. АН. 2004. Т. 396. № 4. C. 524–529.
- Лаврентьев Ю.Г., Карманов Н.С., Усова Л.В. Электронно-зондовое определение состава минералов: микроанализатор или сканирующий микроскоп? // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 8. С. 1473–1482. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2015.07.006
- Наумов В.Б., Соловова И.П., Коваленко В.И., Гужова А.В. Кристаллизация топаза, альбита, калиевого полевого шпата, слюды и колумбита из онгонитового расплава // Геохимия. 1990. № 8. С. 1200–1205.
- Перетяжко И.С. CRYSTAL – прикладное программное обеспечение для минералогов, петрологов, геохимиков // Зап. ВМО. 1996. № 3. С. 141–148.
- Перетяжко И.С. Включения магматических флюидов: P-V-T-X свойства водно-солевых растворов разных типов, петрологические следствия // Петрология. 2009. T. 17. № 2. C. 197–221. https://doi.org/10.1134/S0869591109020052
- Перетяжко И.С., Савина Е.А. Флюидно-магматические процессы при образовании пород массива онгонитов Ары-Булак (Восточное Забайкалье) // Геология и геофизика. 2010а. Т. 51. № 10. С. 1423–1442. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2010.09.003
- Перетяжко И.С., Савина Е.А. Тетрад-эффекты в спектрах распределения редкоземельных элементов гранитоидных пород как индикатор процессов фторидно-силикатной жидкостной несмесимости в магматических системах // Петрология. 2010б. Т. 18. № 5. С. 536–566. https://doi.org/10.1134/S086959111005005X
- Перетяжко И.С., Савина Е.А. Признаки жидкостной несмесимости в онгонитовой магме по данным изучения расплавных и флюидных включений в породах массива Ары-Булак (Восточное Забайкалье) // Докл. АН. 2010в. Т. 433. № 5. С. 678–683. https://doi.org/10.1134/S1028334X10080192
- 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) // Докл. АН. 2007а. Т. 413. № 2. С. 244–250. https://doi.org/10.1134/S1028334X07020419
- Перетяжко И.С., Царева Е.А., Загорский В.Е. Первая находка аномально цезиевых алюмосиликатных расплавов в онгонитах (по данным изучения расплавных включений) // Докл. АН. 2007б. T. 413. № 6. C. 791–797. https://doi.org/10.1134/S1028334X07030324
- Перетяжко И.С., Савина Е.А., Дриль С.И., Герасимов Н.С. Rb-Sr изотопная система и особенности распределения Rb и Sr в породах массива онгонитов Ары-Булак, образованных при участии процессов фторидно-силикатной магматической несмесимости // Геология и геофизика. 2011. Т. 52. № 11. С. 1776–1789. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2011.10.009
- Перетяжко И.С., Савина Е.А., Сук Н.И. и др. Эволюция состава фторидно-кальциевого расплава по экспериментальным данным и процессы образования флюорита в риолитах // Петрология. 2020. Т. 28. № 3. С. 254–279. https://doi.org/10.1134/S0869591120030054
- Сырицо Л.Ф., Баданина Е.В., Абушкевич В.С. и др. Вулканоплутонические ассоциации кислых пород в пределах редкометальных рудных узлов Забайкалья: геохимия пород и расплавов, возраст, Р-Т условия кристаллизации // Петрология. 2012. Т. 20. № 6. С. 622–648. https://doi.org/10.1134/S0869591112060057
- Таусон Л.В. Геохимические типы и потенциальная рудоносность гранитоидов. М.: Наука, 1977. 280 с.
- Трошин Ю.П., Гребенщикова В.И., Бойко С.М. Геохимия и петрология редкометалльных плюмазитовых гранитов. Новосибирск: Наука, 1983. 181 с.
- Щекина Т.И., Русак А.А., Алферьева Я.О. и др. Распределение REE, Y, Sc и Li между алюмосиликатным и алюмофторидным расплавами в модельной гранитной системе в зависимости от давления и содержания воды // Геохимия. 2020. Т. 65. № 4. С. 343–361. doi: 10.31857/S001675252004010X
- Agangi A., Kamenetsky V.S., Hofmann A. et al. Crystallisation of magmatic topaz and implications for Nb–Ta–W mineralisation in F-rich silicic melts – the Ary-Bulak ongonite massif // Lithos. 2014. V. 202–203. P. 317–330. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2014.05.032
- Huang F., Wang R.-C., Xie L. et al. Differentiated rare-element mineralization in an ongonite – topazite composite dike at the Xianghualing tin district, Southern China: an electron-microprobe study on the evolution from niobium-tantalum-oxides to cassiterite // Ore Geol. Rev. 2015. V. 65. P. 761–778. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2014.08.008
- Lv Z.-H., Zhang H., Tang Y. Lanthanide tetrads with implications for liquid immiscibility in an evolving magmatic-hydrothermal system: evidence from rare earth elements in zircon from the No. 112 pegmatite, Kelumute, Chinese Altai // J. Asian Earth Sci. 2018. V. 164. P. 9–22. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2018.05.031
- McDonough W.E., Sun S. The composition of the Earth // Chem. Geol. 1995. V. 120. P. 223–253. https://doi.org/10.1016/0009-2541(94)00140-4
- Peretyazhko I.S., Savina E.A. Fluoride-calcium (F-Ca) melt in rhyolitic magma: Evidence from fluorite-rich rhyolites of the Nyalga Basin, Central Mongolia // Lithos. 2020. V. 354–355. 105348. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2019.105348
- Peretyazhko I.S., Tsareva E.A. Processes of fluid-magmatic crystallization of heterogeneous magma at rock formation of Ary-Bulak ongonite massif, Russia // ACROFI-2 Asian Current Research on Fluid Inclusions. India, Kharagpur, 2008. P. 147–150.
- Shuai X., Li S.-M., Zhu Di-C. et al. Tetrad effect of rare earth elements caused by fractional crystallization in high-silica granites: an example from central Tibet // Lithos. 2021. V. 384–385. 105968. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2021.105968
- Tindle A.G., Webb P.C. Estimation of lithium contents in trioctahedral micas using microprobe data: application to micas from granitic rocks // Eur. J. Mineral. 1990. V. 2. P. 595–610. https://doi.org/10.1127/ejm/2/5/0595
- Tischendorf G., Rieder M., Förster H.-J. et al. A new graphical presentation and subdivision of potassium micas // Mineral. Mag. 2004. V. 68. P. 649–667. https://doi.org/ 10.1180/0026461046840210
- Veksler I.V., Dorfman A.M., Kamenetsky M. et al. Partitioning of lanthandes and Y between immiscible silicate and fluoride melts, fluorite and cryolite and the origin of the lanthanide tetrad effect in igneous rocks // Geochim. Cosmochim. Acta. 2005. V. 69. P. 2847–2860. https://doi.org/10.1016/j.gca.2004.08.007
- Yang Z.-Y., Wang Q., Zhang C. et al. Rare earth element tetrad effect and negative Ce anomalies of the granite porphyries in southern Qiangtang Terrane, central Tibet: new insights into the genesis of highly evolved granites // Lithos. 2018. V. 312–313. P. 258–273. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2018.04.018