Wstępna charakterystyka skał żyłowych występujących w

Journal of Biology
and Earth Sciences
ISSN: 2084-3577
EARTH SCIENCES
ORIGINAL ARTICLE
Wstępna charakterystyka skał żyłowych występujących w
Dolinie Małaja Biełaja w Chibinach
Preliminary characterization of the mineral veins occurring
in the Malaya Belaya Valley in the Khibiny
Miłosz A. Huber
Department of Geology and Protection of Lithosphere, Maria Curie­Skłodowska University, Lublin, Poland
STRESZCZENIE
Praca dotyczy identyfikacji skał żyłowych z centralnej części Masywu Chibińskiego, będącego intruzją
centralną alkalicznych skał, powstałych w późnym dewonie jako produkt wzmożonego magmatyzmu
typu kontynentalnego związanego z plama gorąca, która w tym rejonie przyczyniła się do wielu
podobnych alkalicznych intruzji. Zidentyfikowano głównie mikrosjenity, tinguaity oraz melteigity. Skały
te poddano badaniom petrologicznym (mikroskopia optyczna, XRD). Identyfikacja skał żyłowych jest
szczególnie istotna w kontekście określenia procesów związanych z krystalizacja resztkową oraz
iniekcji niewielkich porcji magmy które musiały mieć miejsce podczas stygnięcia intruzji budującej
obecnie Masyw Chibiński. Szczególnie interesujące są skały melteigitowe powstałe jako produkt
mieszania się pierwotnych magmowych utworów z otaczającymi skałami alkalicznymi co uwidacznia
się choćby w składzie mineralnym tych skał i korozją minerałów związanych z zasadowym
środowiskiem powstawania.
ABSTRACT
The focus of this study is identification of mineral veins from central part of Khibina massive, which
are late Devonian alkaline intrusion. Khibina Massive are product of continental magmatism
connecting with a hot spot, which are present in this area, making a lot of the same intrusion. It was
identificated a microsyenite, tinguaite and melteigite mostly. From these rocks was collected a few of
samples, which made a petrology observation (optical microscopy, XRD analysis). These rocks are
strongly important in to description a final crystallization and injection of a small addition of magmas,
which was present in the Khibina Massive. Most interested are melteigite rocks which are a product
of mixing a primary magma with alkaline fluids, which is visible in mineral composition in these rocks
and secondary processes.
Słowa kluczowe: Chibiny; Małaja Biełaja; petrografia; skały żyłowe.
Key words: Khibiny; Malaya Bielaya; petrography; mineral veins.
J Biol Earth Sci 201 3; 3(1 ): E1 -E11
Corresponding author:
Miłosz A. Huber
Department of Geology and Protection of Lithosphere,
Institute of Earth Science, Maria Curie-Skłodowska
University, 20-71 8 Lublin, Al. Kraśnicka 2cd, Poland,
e-mail: [email protected]
Original Submission: 29 November 201 2; Revised Submission: 1 2 January 201 3; Accepted: 1 5 January 201 3
Copyright © 201 3 Author(s). Journal of Biology and Earth Sciences © 201 3 T.M.Karpiński. This is an open-access article distributed
under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any
medium, provided the original work is properly cited.
Journal of Biology and Earth Sciences, 201 3, Vol 3, Issue 1 , E1 -E11
E1
Huber Charakterystyka skał żyłowych występujących w Chibinach
WSTĘP
Masyw Chibiński znajduje się w środkowej
części płw. Kola i jest to wczesnopaleozoiczna
intruzja skał wysokoalkalicznych [1 -3]. W
zachodniej części Masywu Chibińskiego znajduje
się dolina Małaja Biełaja (Fig. 1 ).
Jest to dolina o charakterze U-kształtnym z
wieloma formami postglacjalnymi (cyrki lodowcowe,
moreny itp.), biorąc swój początek w środkowej
części masywu chibińskiego na stokach góry
Pietierlusa oraz Wschodnia Pietierlusa które
stanowią kulminację pasma Razwumczorr (Fig. 2a,
b). W dolinie tej odsłaniają się przeważnie masywne
alkaliczne sjenity [4-6]. W strefach tektonicznych
znajdują się liczne żyły, które ogólnie można
zaliczyć do mikrosjenitów, ijolitów i urtytów oraz
trachitów i alkalicznych oliwinowych gabr [5, 7-9].
MATERIAŁ I METODY
Skały do badań pobrano w latach 1 999-201 2 a
następnie poddano szeregowi analiz. Wykonano
badania makroskopowe in situ oraz mikroskopowe
za pomocą mikroskopu optycznego Leica oraz
mikroskopu elektronowego Hitachi SU6600 z
przystawką EDS, który znajduje się w Pracowni
Mikroskopii Optycznej i Elektronowej Zakładu
Geologii i Ochrony Litosfery UMCS. Skały te
poddano też analizom katodoluminescencyjnym,
dzięki uprzejmości dr hab. A. Gałuszki w Zakładzie
Geochemii i Ochrony środowiska Uniwersytetu
Jana Kochanowskiego w Kielcach.
Wykaz prób znajduje się w tabeli 1 . W tym
rejonie odsłaniają się masywne sjenity alkaliczne o
barwie zielonkawej, strukturze granonematokrystalicznej, teksturze zbitej, bezładnej, rzadziej
kierunkowej (Fig. 3a). Tło skały (Fig. 3b,c) budują
autromorficzne kryształy nefelinu (do 25% obj.),
ortoklazu (do 24% obj.) i apatytu (do 1 5% obj.),
pomiędzy którzymi znajdują się igły egirynu - akmitu
(do 21 % obj.), oraz ksenomorficzne kryształy
eudialitu (często z licznymi wrostkami tych ostatnich
–do 1 5% obj.), plagioklazów (kwaśne odmiany do
1 0% obj.). W skałach tych podrzędnie występują też
w ilości do 1 5% obj: ilmenit, tytanit, magnetyt,
arfvedsonit, riebeckit, astrofyllit, aenigmatyt,
lorenzenit i inne.
Masywne sjenity – chibinity tną liczne żyły
mineralne. Analizowane próbki to głównie żyłowe
sjenity, ale występują też melanosjenity
przechodzące do ijolitu i urtytu, nefelinitu
(zwłaszcza w strefie ciał rudnych, gdzie tworzą
skupienia tytanitowo–nefelinowe). Żyły te posiadają
skomplikowaną budowę wskazując na wypełnienia
tektonicznych uskoków i rozłamów, które były
wielokrotnie uruchamiana i na nowo wypełniana
Fig. 2a. Dolina
1. Plan sytuacyjny terenu badań wraz z
zaznaczeniem miejsca poboru prób.
Fig.
Fig. 2b. Góra
Journal of Biology and Earth Sciences, 201 3, Vol 3, Issue 1 , E1 -E11
Małaja Biełaja.
Wostoczna Pietierlusa.
E2
Huber Charakterystyka skał żyłowych występujących w Chibinach
Tabela 1.
Wykaz splanimetrowanych próbek skał (skały żyłowe zaznaczono kursywą).
Journal of Biology and Earth Sciences, 201 3, Vol 3, Issue 1 , E1 -E11
E3
Huber Charakterystyka skał żyłowych występujących w Chibinach
Fig. 3a.
Makrofotografia typowych sjenitów – chibinitów.
Fig. 3b.
Jeden z przykładów pegmatytu w Chibinach.
nową substancja mineralną, rzadziej brekcja
starszych skał z otoczenia (Fig. 4).
WYNIKI
Utwory zostały zbadane za pomocą mikroskopu
polaryzacyjnego w świetle przechodzącym i
odbitym. Analiza tych skał pozwoliła wydzielić kilka
odmian petrologicznych żył (Tabela 1 ):
- żyłowe sjenity i mikrosjenity (próbki 20CH99,
1 5CH99, 1 3CH99, 28CH99, 29CH99, 1 6CH99,
07CH02, 1 0CH02, 11 CH02a, 1 3CH02, 1 5CH02,
1 6CH02b, 1 7CH02, 1 9CH02a, 20CH02, 22CH02,
24CH02, 01 aCH03),
- ijolity (11 CH02b, 1 4CH02, 1 6CH02a, 21 CH02),
- tefrytowe fonolity (23CH99) i tinguaity (21 CH99,
23CH02) oraz
- melteigity (30CH99, 1 7CH99, 08aCH02, 1 8CH02)
i piroksenity (22CH99).
Mikrofotografie (w świetle przechodzącym
spolaryzowanym, nikole skrzyżowane) typowych sjenitów
z terenu badań.
Fig. 3c.
Żyłowe sjenity i ijolity
Sjenity żyłowe stanowią najliczniejszą grupę
skał. Tworzą zarówno żyły o charakterze ostrych
kontaktów jak i (częściej) takie, które posiadają
nieostre granice. Posiadają zwykle charakter
częściowo skonsolidowany ze skałą otoczenia, są
odkształcone plastycznie, wykazują budinaż.
Zwykle są to mikrosjenity (ijolity) o podwyższonym
udziale minerałów melanokratycznych (do 70%
obj.), bogate są w minerały rudne, głównie z grupy
tlenków żelaza i tytanu z domieszkami siarczków
(w tym siarczków miedzi). Takie bardziej
melanokratyczne odmiany sjenitów często
spotykane są w powtórnych wypełnieniach żył.
Mikrosjenity najczęściej posiadają struktury granonematokrystaliczne. Tekstury masywne, choć
zdarzają się ilinijne, podkreślone przez kryształy
mikroklinu a także zonalnych eudialitów i egirynów
(Fig. 5a). Tło skały stanowią tabliczkowe kryształy
ortoklazy (Fig. 5b, c), rzadziej mikroklinu (do 55%
obj.), oraz egirynu (do 53% obj.) i arfvedsonitu (do
Journal of Biology and Earth Sciences, 201 3, Vol 3, Issue 1 , E1 -E11
E4
Huber Charakterystyka skał żyłowych występujących w Chibinach
Typy żył spotykane w terenia badań: a) o ostrym kontakcie zuskokowane, b) z odnogami, c) kilkuetapowe, d) z
gniazdami pegmatytowymi, e) złuskowane, f) z budinażem, g) o nieostrych granicach, h) poprzecinane –różnowiekowe z
propagacją jonów w strefie otoczenia (najczęściej K+), i) żyły wykorzystujące starszy system spękań.
Fig. 4.
24% obj.), pomiędzy którymi znajdują się apatyt (do
24% obj., Fig. 6a), nefelin (do 39% obj, Fig. 5d),
eudialit (do 48% obj.), plagioklazy kwaśne (do 9%
obj.), minerały rudne. Ortoklaz i plagioklazy
wykazują zbliźniaczenia typu albitowego. Augity
wykazują zastępowania, które często obejmują
minerały z grupy augitu, i augitu egirynowego
postępując ku egirynizacji wraz z krystalizacją
augitu. W niektórych próbkach występuje
uralityzacja augitu. Obok egirynu licznie występuje
riebeckit (Fig. 5e), arfvedsonit, aenigmatyt (Fig. 5f,
g). Eudialit wykazuje często zonalną budowę
charakteryzującą się strefami anomalnego
ściemniania światła (Fig. 5h). Kryształy te na ogół
są wykształcone euhedralnie tworząc pojedyncze
osobniki lub zrosty.
W skale widoczne są liczne kryształy
robaczkowo wykształconego ilmenitu. Są to
pospinelowe struktury rozpadowe (Fig. 5i, j).
Magnetyt ulega procesom wtórnym przechodząc w
maghemit który wykazuje ślady wietrzenia
objawiające się występowaniem i hematytu.
Trachity i tinguaity
Trachity to skały barwy szarej lub szaroróżowej z
fenokryształami skalenia potasowego (Fig. 6b).
Posiadają one strukturę porfirową, teksturę zbitą,
bezładną. Fenokryształy tworzy ortoklaz (49% obj.)
dochodzący do 1 cm, zwykle zbliźniaczony zgodnie
z prawem albitowym. Obok skalenia pojawiają się
osobniki augitu o charakterze prakryształów z
widoczną strukturą sitową, wypełnioną przez
minerały tła (4%). Tło skały tworzą drobne kryształy
ortoklazu, współwystępujące z egirynem, akmitem,
niekiedy augitem (Fig. 6b). Żyły tego typu rzadziej
występują w centralnej części Chibin, częściej
będąc spotykane w niższych partiach doliny Małaja
Biełaja.
Tinguaity charakteryzują się barwą zieloną
strukturą nematoblastyczną, teksturą spilśniona,
promienistą, zbitą (Fig. 7f). Tło skały stanowią
promieniste skupienia egirynu i astrofyllitu (do 45%
obj.). W interstycjach tych minerałów występują
ortoklaz (22%), nefelin (5%) oraz tytanit (do 3%
obj). W skale licznie występują tez magnetyt i
ilmenit (do 4 % obj.).Wykształcone są w postaci
wąskich lamelek towarzyszących egirynom. Utwory
te spotyka się najczęściej w centralnej części
Chibin.
Journal of Biology and Earth Sciences, 201 3, Vol 3, Issue 1 , E1 -E11
E5
Huber Charakterystyka skał żyłowych występujących w Chibinach
Obraz w świetle
przedstawiający zonalnego
01 aCH03).
5a.
spolaryzowanym (PL)
egirynu-augitu (próbka
5c. Egiryn-augit
na tle linijnej struktury podkreślonej przez
zbliźniaczone ortoklazy (PL, próbka 1 9CH02).
Riebeckiry, tytanity oraz enigmatyty na tle apatytu w
żyłowym sjenicie (PL, 1 5Ch03).
5e.
Fig. 5.
5b. Egiryn
na tle ortoklazu (PL, próbka 1 4CH02).
Kryształy egirynu oraz riebeckitu na tle plagioklazów
oraz nefelinu (PL, próbka 1 7CH02).
5d.
Enigmatyt oraz arfvedsonit na tle jasnych apatytów w
typowym żyłowym sjenicie (PL, 23CH03).
5f.
Mikrofotografie typowych sjenitów i ijolitów, uzyskane za pomocą mikroskopu polaryzacyjnego.
Journal of Biology and Earth Sciences, 201 3, Vol 3, Issue 1 , E1 -E11
E6
Huber Charakterystyka skał żyłowych występujących w Chibinach
Mikrofotografia enigmatytu oraz tytanitu (PL, próbka
24CH02).
5g.
Obraz uzyskany w świetle odbitym (RL) typowej
struktury rozpadowej, pospinelowej z ilmenitem oraz
siarczkiem (pirytem) w tle (próbka 11 CH02).
5i.
Fig. 5.
Zonalne eudiality oraz astrofyllit (PL, próbka
1 9CH02).
5h.
Obraz PL przedstawiający struktury rozpadowe wśród
ulegających korozji piroksenów i wydzielających się
tlenków żelaza i tytanu (próbka 02CH03).
5j.
cd. - Mikrofotografie typowych sjenitów i ijolitów, uzyskane za pomocą mikroskopu polaryzacyjnego.
Żyłowe pegmatyty i pegmatyty gniazdowe
Pegmatyty gniazdowe (dochodzące do 0,5 m)
występują w postaci soczew w masywnych
sjenitach. Zbudowane są głównie z tabliczek
nefelinu, plagioklazów i apatytu (Fig. 3b, 6d).
Pomiędzy nimi znajdują się minerały ciemne takie
jak egiryn, rzadziej astrofyllit. Kryształy te są
wykształcone w postaci palisadowej, tworząc
druzowate wypełnienie. W interstycjach egirynu i
plagioklazu znajdują się eudialit i ilmenit jako
minerały anhedralne (ksenomorficzne).
Pegmatyty żyłowe zwykle wykształcone są w
postaci wielkokrystalicznych odmian sjenitu z
dużymi, dochodzącymi do kilkunastu cm
kryształami ortoklazu lub mikroklinu, eudialitu i
egirynu. W skałach tych często dochodzi do
wyraźnego dominowania jednego z minerałów nad
innymi. Zwykle dominują minerały alkaliczne
(skalenie – mikroklin lub ortoklaz, rzadziej apatyt,
nefelin, egiryn). Zdarzają się odmiany o złożonej
budowie zbudowane z palisadowych minerałów
wchodzących w skład sjenitów (eudiality, nefeliny
i egiryny) pierwszej generacji na której krystalizuje
wielkokrystaliczny mikroklin drugiej generacji
(Fig. 8b).
Melteigity i piroksenity
Melteigity to żylowe skały ostrym kontakcie ze
skałami otoczenia. Są to utwory o strukturach
grano-lepidonematokrystalicznych, teksturach
masywnych, poikilitowych, porfirowatych. Minerały
tworzące fenokrysztay to augit (do 24% obj.), i
Journal of Biology and Earth Sciences, 201 3, Vol 3, Issue 1 , E1 -E11
E7
Huber Charakterystyka skał żyłowych występujących w Chibinach
Pirokseny z obwódkami reakcyjnymi oraz tlenki
żelaza na tle masy skaleniowej w trachicie (PL, 30CH99).
6a.
6c. Makrofotografia
Fig. 6.
typowego trachitu (21 CH99).
6b.
Dwie generacje skaleni w trachicie (PL, 21 CH99).
6d.
Makrofotografia typowego pegmatytu.
Mikrofotografie typowych trachitów oraz pegmatytu.
Journal of Biology and Earth Sciences, 201 3, Vol 3, Issue 1 , E1 -E11
E8
Huber Charakterystyka skał żyłowych występujących w Chibinach
Typowa korona reakcyjna na około oliwinu (PL,
08CH02).
7a.
Obraz w świetle odbitym (RL) przedstawiający
ilmenity na tle piroksenów i wtórnego flogopitu (próbka
03CH03).
Typowe korony reakcyjne na tle piroksenów w
melteigicie (PL, 1 7Ch03).
7b.
Zonalny egiryn, apatyt oraz arfvedsonit i ilmenity w
melteigicie ( PL, próbka 09aCH03).
7c.
7d.
Typowe promieniste skupienie augitu w piroksenicie
(PL, 22CH99).
7f. Egirynowe
7e.
Fig. 7.
słońca w tinguaicie (PL, 20CH03).
Mikrofotografie typowych melteigitów i tinguaitu.
Journal of Biology and Earth Sciences, 201 3, Vol 3, Issue 1 , E1 -E11
E9
Huber Charakterystyka skał żyłowych występujących w Chibinach
migdały zbudowane zwykle z oliwinu z obwódką
korozyjną – łyszczykową (do 7% obj., Fig. 7a).
Obwódka tak składa się z wysokożelazistego
biotytu i flogopitu i otacza niekiey tę fenokryształy
augitu (Fig. 7b, c). W tle skały występuje apatyt (do
1 0% obj., Fig. 7d), nefelin (do 1 5% obj.), oraz
ortoklaz (do 1 5% obj.) i plagioklazy (do 9% obj.).
Rzadziej spotyka się skały wykształcone w postaci
piroksenitów z występującymi w nich tzw.
piroksenowymi (augitowymi) słońcami (do 79% obj.,
Fig. 7e). W melteigitach pirokseny charakteryzują
się niekiedy strukturami promienistymi np. słońca
augitowe. Częstym zjawiskiem jest przejście augitu
w augit egirynowy i egiryn. W skałach tych
dostrzeżono robaczkowaty ilmenit który stanowi
rozpadową struktuę pospinelową. W skałach tych
dostrzeżono także chalkopiryt a także heikukit i
kubanit. W innych przypadkach dostrzezono także
strefy rozpadowe pirytu i chalkopirytu do
tiosiarczanów. Żyły melteigitowe częściej występują
w centralnych strefach Chibin, podczas gdy
piroksenitowe w peryferyjnych.
WNIOSKI
Opisane powyżej skały żyłowe z Chibin wyraźnie
związane są z kilkuetapowym procesem wnikania
materiału magmowego w już skonsolidowane skały
Chibin. Najprawdopodobniej wynikało to z samego
faktu krystalizacji plutonu który przyczynił się do
powstania masywu Chibińskiego, gdzie po
skrystalizowaniu właściwych sjenitów doszło do
migracji tzw. roztworów resztkowych, niekiedy o
charakterze niedopasowanym o czym świadczą
znajdowane w tych skałach liczne rzadkie minerały.
W trakcie krystalizacji skał żyłowych dochodziło do
zmian fizykochemicznych, które przyczyniły się do
tonalności augitu, eudialitu i innych minerałów.
Odmiennym typem skał są melteigity, które
wyraźnie posiadają skład minerałów różniący się od
otoczenia. Prawdopodobnie powstały w wyniku
iniekcji drobnych porcji magmy o charakterze
bardziej pierwotnym, zasadowym lub wiążą się z
dyferencjacją ogniska magmowego i późniejszą
wędrówką ku górze resztkowych derywatów o
charakterze zasadowym, gdzie stawały się one
metastabilne, pochłaniając po drodze dużą ilość
materiału alkalicznego (Fig. 7) [1 0]. Świadczą o tym
minerały cumulusu które następnie w wyniku
migracji wzdłuż tektonicznych nieciągłości uległy
korozji kosztem powstania nowej generacji która
obecnie stanowi większość tła skalnego. Pegmatyty
gniazdowe z egirynem, apatytem, eudialitem i
nefelinem stanowią produkt krystalizacji resztkowej
związanej z nierównomiernym stygnięciem skał
budujących masyw Chibiński. Obok tego rodzaju
skał spotyka się też liczne ksenolity o różnym
charakterze, typowe dla intruzji magmowej.
PODZIĘKOWANIA
Za pomoc w badaniach oraz udostępnienie
sprzętu serdecznie dziękuję Pani dr hab. A.
Gałuszce z Zakładu Geochemii i Ochrony
Środowiska Uniwersytetu Jana Kochanowskiego w
Kielcach.
Niniejsze badania zrealizowano dzięki grantowi
Uniwersytetu im. Marii Curii-Skłodowskiej w Lublinie,
dla „Młodych Naukowców” nr: MPK 1 2-1 000-D11 .
DEKLARACJA
Autor deklaruje
interesów.
nie
występowanie
konfliktu
PIŚMIENNICTWO
1 . Boruckiy BE. 1 989. Minerały skałotwórcze wysokoalkalicznych kompleksów. [In Russian], wyd. Nauka,
pp. 21 4.
2. Mitrofanov AF. 2000. Geological characteristics of
Kola peninsula. Russian Academy of Science,
Apatity, pp. 1 66.
3. Pozhylienko WI. et al. 2002. Geologia rudnych
rejonów Murmańskiego okręgu. [In Russian], Apatity ,
pp. 360.
4. Arzamastsev A.A. 1 994. Unique Paleozoic Intrusions
of the Kola Peninsula. Apatity: Kola Scientific Centre:
79.
5. Kogarko LN, Kononova VA, Orlova MP, Woolley AR.
1 995. Alkaline Rocks and Carbonatites of the World.
Part 2: Former USSR. London: Chapman & Hall; p.
226.
6. Kramm U, Kogarko LN, Kononova VA, Vartiainen H.
The Kola alkaline province of the CIS and Finland:
precise Rb–Sr ages define 380–360 Ma age range
for all magmatism. Lithos. 1 993; 30: 33-44.
7. Kukharenko AA, Orlova MP, Bulakh AG, Bagdasarov
EA, Rimskaya-Korsakova OM, Nefedov EI, et al.
1 965. The Caledonian Complex of Ultrabasic Alkaline
Rocks and Carbonatites of the Kola Peninsula and
North Karelia [In Russian]. Moscow: Nedra; p. 772.
8. Huber M, Hałas S, Sikorska M. Evolution of prehnite-
Journal of Biology and Earth Sciences, 201 3, Vol 3, Issue 1 , E1 -E11
E1 0
Huber Charakterystyka skał żyłowych występujących w Chibinach
albite-calcite veins in metamorphic rocks from the
Lapland Granulite Belt (Kandalaksha region of Kola
Peninsula). Geologija. 2007; 57: 1 -7.
9. Hałas S, Huber M, Piestrzynski A. Petrology of
gabbroides and isotope signature of sulfide
mineralization from Fedorov-Pansky layered mafic
intrusion, Kola Peninsula, Russia. Geochronometria.
2009; 33: 1 9-22.
1 0. Arzamastsev A, Yakovenchuk V, Pakhomovsky Y,
Ivanyuk G. 2008. The Khibina and Lovozero alkaline
massifs: Geology and unique mineralization. 33 IGC
excursion materials.
Journal of Biology and Earth Sciences, 201 3, Vol 3, Issue 1 , E1 -E11
E11