Nb-Fe-rich zirconolite group minerals in calcite carbonatites of the Belaya zima massif (East Sayan)
V.V. Sharygin, A.G. Doroshkevich, E.A. Khromova
UDК 549.5+553.493.541
Two compositional varieties of Nb-Fe-zirconolites have been found in calcite carbonatites of the Belaya Zima alkaline massif: «laachite» Ca2Zr2Nb2TiFe2+O14 (Nb2O5 > 28 wt. %; TiO2 < 14 wt. %) and «Nb-Fe3+-zirconolite» Ca2Zr2NbTi2Fe3+O14 (Nb2O5 < 25 wt. %; TiO2 > 16 wt. %). Maximum contents of minor components in these minerals are (wt. %): ThO2 2.2; MnO 1.5; MgO 0.6; Ta2O5 1.1; HfO2 0.6; Y2O3 0.5; REE2O3 5.7; FeO 9.4. Chemical zoning patterns of individual grains are evident of hete-rovalent Nb5+ + Fe2+ ↔ Ti4+ + Fe3+ isomorphism; the core-to-rim evolution of Ca2Zr2Nb2TiFe2+O14 → Ca2Zr2NbTi2Fe3+O14 was revealed in «laachite» in contrast to reverse trend in «Nb-Fe3+-zirconolite». The content of hypothetical CaREEZr2NbTi2(Mn,Fe)2+O14 end-member in both phases is < 15 mole %. «Laachite» occurs in carbonatites enriched in fuorcalciopyrochlore and depleted in Na-Fe-silicates (central part of the massif), whereas «Nb-Fe3+-zirconolite» was found in carbon-atites with abundant Na-Fe-amphiboles and aegirine and low amount of fuorcalciopyrochlore (near the contact with silicate rocks). The occurrence of diverse Nb-Fe-zirconolites can be related to local T-X-f O 2 conditions of calcite carbonatite crystallization. The nomenclature of the zirconolite group is briefy discussed, namely, possible allocation of Nb-Fe-zirconolites into individual subgroup (laachite, hypothetical minerals CaREEZr2NbTi2(Mn,Fe)2+O14 and Ca2Zr2NbTi2Fe3+O14).
Figures 7. Tables 3. References 59. Supplement (Tables 2, Figures 3).
Key words: zirconolite group, Nb-Fe-zirconolite, laachite, fuorcalciopyrochlore, carbonatite, Belaya Zima alkaline massif, Eastern Sayan.
V.V. Sharygin, Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS, Novosibirsk; sharygin@igm.nsc.ru
A.G. Doroshkevich, Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS, Novosibirsk; Geological Institute SB RAS, Ulan-Ude;
E.A. Khromova, Geological Institute SB RAS, Ulan-Ude
- Андреева И.А. Карбонатитовые расплавы в оливине и магнетите из редкометальных карбонатитов щелочного карбонатитового комплекса Белая Зима (Восточный Саян, Россия) // Докл. АН. 2014. Т. 455. № 3. С. 562–566.
- Андреева И.А., Коваленко В.И., Кононкова Н.Н. Химический состав магмы (расплавных включений) мелилитсодержащего нефелинита карбонати-тового комплекса Белая Зима, Восточный Саян // Докл. АН. 2004. Т. 394. № 4. С. 518–522.
- Андреева И.А., Коваленко В.И., Никифоров А.В., Кононкова Н.Н. Состав магм, условия образования и генезис карбонатсодержащих ийолитов и карбонатитов щелочного комплекса Белая Зима, Восточный Саян // Петрология. 2007. Т. 15. № 6. С. 594–619.
- Багдасаров Ю.А., Вороновский С.Н. Новые данные k-Ar-возраста ультраосновных-щёлочных кар-бонатитовых комплексов Восточного Саяна и некоторые вопросы их образования // Докл. АН СССР. 1980. Т. 254. №1. С. 171–175.
- Березина Л.А. Геохимия радиоактивных элементов в редкометальных карбонатитовых комплексах (на примере одного из массивов Сибири) // Геол. месторожд. редких элементов. Вып. 37. М.: Недра. 1972. С. 154–174.
- Бородин Л.С., Быкова А.В., Капитонова Т.А., Пятенко Я.А. Новые данные для цирконолита и его ниобиевой разновидности // Докл. АН СССР. 1960. T. 134. С. 1188–1192.
- Гайдукова В.С., Здорик Т.Б. Минералы редких элементов в карбонатитах // Геол. месторожд. редких элементов. Вып. 17. М.: Госгеолтехитздат. 1962. С. 86–117.
- Гайдукова В.С., Сидоренко Г.С., Яковлевская Т.А. Новые данные о циркелите // Минерал. сб. Львов. университета. 1964. № 17. С. 10–15.
- Гладкочуб Д.П., Мазукабзов А.М., Станевич А.М., Донская Т.В., Мотова З.Л., Ванин В.А. Возрастные уровни и геодинамические режимы накопления докембрийских толщ Урикско-Ийского грабена, юг Сибирского кратона // Геотектоника. 2014. Т. 48. № 5. С. 17–31.
- Капустин Ю.Л. Минералогия карбонатитов. М.: Наука. 1971. 288 с.
- Корчак Ю.А. Минералогия пород ловозерской свиты и продуктов их контактово-метасоматическо-го преобразования в щелочных массивах / Автореф. дис… канд. геол.-мин. наук. СПбГУ. 2008. 18 с.
- Меньшиков Ю.П., Михайлова Ю.А., Пахомовский Я.А., Яковенчук В.Н., Иванюк Г.Ю. Минералы группы цирконолита из фенитизированных ксенолитов в нефелиновых сиенитах Хибинского и Ловозерского массивов // Зап. PМО. 2014. № 4. С. 60–72.
- Панина Л.И., Подгорных Н.М. Включения расплавов в минералах карбонатитов Белозиминско-го массива // Докл. АН СССР. 1975. Т. 233. № 6. С. 1447–1450.
- Панина Л.И., Подгорных Н.М. Температуры кристаллизации минералов в карбонатитах щёлочно-ультраосновных комплексов / Проблемы глубинного магматизма. М.: Наука, 1979. С. 222–230.
- Пожарицкая Л.К. Геохимические особенности процесса формирования карбонатитов // Геол. ме-сторожд. редких элементов. Вып. 17. М.: Госгеол-техитздат. 1962. С. 117–125.
- Пожарицкая Л.К., Павлинский Г.В., Развозжаева Э.А., Самойлов В.С. О циркелите одного из кар-бонатитовых массивов / Особенности петрологии, минералогии и геологии карбонатитов Восточной Сибири. М.: Наука. 1966. С. 109–120.
- Пожарицкая Л.K., Самойлов B.C. Петрология, минералогия и геохимия карбонатитов Восточной Сибири. М.: Наука. 1972. 268 с.
- Сомина М.Я. Доломитовые и анкеритовые карбо-натиты Восточной Cибири. М.: Недра, 1975. 191 с.
- Старикова А.Е. Ti-Zr-минерализация в кальци-фирах Тажеранского массива (Западное Прибайкалье) // Тр. VII Международ. семинара «Щелочной магматизм, его источники и плюмы», Иркутск– Неа поль. Изд-во Института географии СО РАН, Иркутск, 2007. С. 223–237.
- Фролов А.А., Толстов А.Р., Белов С.В. Карбонатитовые месторождения России. М.: НИА Природа. 2003. 287 с.
- Шарыгин В.В. Скандиевые фазы во включениях в оливине карбонатитов Ковдорского массива, Кольский полуостров // Матер. XVII Всеросс. конфер. по термобарогеохимии. Улан-Удэ: ГИН СО РАН. 2016. С. 174–176.
- Шарыгин В.В., Дорошкевич А.Г. Полифазные включения в минералах карбонатитов Белозимин-ского щелочного комплекса, Восточный Саян // Матер. XVII Всеросс. конфер. по термобарогеохи-мии. Улан-Удэ: ГИН СО РАН. 2016. С. 177–179.
- Ярмолюк В.В., Коваленко В.И., Сальникова Е.Б., Никифоров А.В., Котов А.Б., Владыкин Н.В. Позднерифейский рифтогенез и распад Лавразии: данные геохронологических исследований щелочно-ультраосновных комплексов южного обрамления Сибирской платформы // Докл. АН. 2005. Т. 404. № 3. С. 400–406.
- Atencio D., Andrade M.B., Christy A.G., Giere R., Kartashov P.M. The pyrochlore supergroup of minerals: nomenclature // Can. Mineral. 2010. Vol. 48. P. 673–698.
- Azzone R.G., Ruberti E., Enrich G.E.R, Gomes C.B. Zr- and Ba-rich minerals from the Ponte Nova alkaline mafc-ultramafc massif, southeastern Brazil: Indication of an enriched mantle source // Can. Mineral. 2009. Vol. 47. P. 1087–1103.
- Bayliss P., Mazzi F., Munno R., White T.J. Mineral nomenclature: zirconolite // Mineral. Mag. 1989. Vol. 53. P. 565–569.
- Bellatreccia F., Della Ventura G., Williams C.T., Lumpkin G.R., Smith K.L., Colella M. Non-metamict zirconolite polytypes from the feldspathoid-bearing alkali syenitic ejecta of the Vico volcanic complex (Latium,
Italy) // Eur. J. Mineral. 2002. Vol. 14. P. 809–820. - Blass G., Graf H.-W., Kolitsch U. Zirconolite (Ca-ZrTi2O7) from the volcanic Eifel – Verification of three different polytypoids // Mineralien-Welt. 2003. Vol. 14(3). P. 32–35.
- Bulakh A.G., Nesterov A.R., Onastasenko J.F. Crystalmorphology and intergrowths of calzirtite Ca2Zr5Ti2O10,zirkelite (Ti,Ca,Zr)O2-x, zirconolite CaZrTi2O7 in phoscoritesand carbonatites of the Kola Peninsula (Russia) // N. Jb. Mineral. Mh. 1999. № 1. P. 11–20.
- Chakhmouradian A.R., Williams C.T. Mineralogyof high-field-strength elements (Ti, Nb, Zr, Ta, Hf) inphoscoritic and carbonatitic rocks of the Kola Peninsula,Russia / in: Phoscorites and Carbonatites from Mantle to Mine: the Key Example of the Kola
- AlkalineProvince (F. Wall and A.N. Zaitsev, eds.). Mineral. Soc. London. Mineral. Soc. Series. 2004. No. 10. P. 293-
340. - Cheary R.W., Coelho A.A. A site occupancy analysisof zirconolite CaZrxTi3-xO7 // Phys. Chem. Minerals.1997. Vol. 24. P. 447–454.
- Christy A.G., Atencio D. Clarification of status ofspecies in the pyrochlore supergroup // Miner. Mag. 2013. Vol. 77. P. 13–20.
- Chukanov N.V., Krivovichev S.V., Pakhomova A.S., Pekov I.V., Schäfer C., Vigasina, M.F., Van K.V. Laachite (Ca,Mn)2Zr2Nb2TiFeO14, a new zirconoliterelated mineral from the Eifel volcanic region, Germany // Eur. J. Mineral. 2014. Vol. 26. P. 103–111.
- Della Ventura G., Bellatreccia F., Williams C.T. Zirconolite with significant REEZrNb(Mn,Fe)O7 from a xenolith of the Laacher See eruptive center, Eifel volcanic region, Germany // Can. Mineral. 2000. Vol. 38. P. 57–65.
- Della Ventura G., Williams C.T., Raudsepp M., Bellatreccia F., Caprilli E., Giordano G. Perrierite- (Ce) and zirconolite from a syenitic ejectum of the Roccamonfina volcano (Latium, Italy): implications for the mobility of Zr, Ti and REE in volcanic environments // N. Jb. Mineral. Mh. 2001. Iss. 9. P. 385–402.
- Doroshkevich A.G., Veksler I.V., Izbrodin I.A., Ripp G.S., Khromova E.A., Posokhov V.F., Travin A.V., Vladykin N.V. Stable isotope composition of minerals in the Belaya Zima plutonic complex, Russia: Implications for the sources of the parental magma and metasomatizing fluids // J. Asian Earth Sci. 2016. Vol. 26. P. 81–96.
- D’Orey F.L.C. Optical and physical characteristics of a niobium-rich zirconolite from Cape Verde // Garcia de Orta, Série de Geologia. 1991. Vol. 14. № 1–2. P. 7–8.
- Gatehouse B.M., Grey I.E., Hill R.J., Rossell H.J. Zirconolite, CaZrxTi3-xO7: structure refinements for near-end-member compositions with x = 0.85 and 1.30 // Acta Cryst. 1981. Vol. B37. P. 306–312.
- Gieré R. Zirconolite, allanite and hoegbomite in a marble skarn from the Bergell contact aureole: implications for mobility of Ti, Zr and REE // Contrib. Mineral. Petrol. 1986. Vol. 93. P. 459–470.
- Gieré R., Williams C.T., Lumpkin G.R. Chemical characteristics of natural zirconolite // Schweiz. Mineral. Petrogr. Mitt. 1998. Vol. 78. P. 432–459.
- Harding R.R., Merriman R.J., Nancarrow P.H.A. A note on the occurrence of chevkinite, allanite, and zirkelite on St. Kilda, Scotland // Mineral. Mag. 1982. Vol. 46. P. 445–448.
- Harley S.L. Mg-Al yttrian zirconolite in a partially melted sapphirine granulite, Vestfold Hills, East Antarctica // Mineral. Mag. 1994. Vol. 58. P. 259–269.
- Hoog J.C.M., Bergen M.J. Notes on the chemical composition of zirconolite with thorutile inclusions from Walaweduwa, Sri Lanka // Mineral. Mag. 1997. Vol. 61. P. 721–725.
- Mazzi F., Munno R. Calciobetafite (new mineral of the pyrochlore group) and related minerals from Campi Flegrei, Italy; crystal structures of polymignite and zirkelite: comparison with pyrochlore and zirconolite
// Am. Mineral. 1983. Vol. 68. P. 262–276. - Platt R.G., Wall F., Williams C.T., Woolley A.R. Zirconolite, chevkinite and other rare-earth minerals from nepheline syenites and peralkaline granites and syenites of the Chilwa Alkaline Province, Malawi // Mineral. Mag. 1987. Vol. 51. P. 253–263.
- Rajesh V.J., Yokoyama K., Santosh M., Arai S., Oh C.W., Kim S.W. Zirconolite and baddeleyite in an ultramafic suite from southern India: early Ordovician carbonatite-type melts associated with extensional collapse
of the Gondwana crust // J. Geol. 2006. Vol. 114. P. 171–188. - Rossell H.J. Solid solution of metal oxides in the zirconolite phase CaZrTi2O7. I. Heterotype solid solutions // J. Solid State Chem. 1992 a. Vol. 99. P. 38–51.
- Rossell H.J. Solid solution of metal oxides in the zirconolite phase CaZrTi2O7. II: The ternary phase CaZrxTi3−xO7 // J. Solid State Chem. 1992 b. Vol. 99. P. 52–57.
- Sharygin V.V. Y-REE-dominant zirconolite-group mineral from Dmitrovka metasomatites, Azov Sea region, Ukrainian shield // Abstract book of 30th Intern. Conference on «Ore Potential of Alkaline, kimberlite and Carbonatite Magmatism» (eds., Ilbeyli N., Yalcin M.G.), Antalya, Turkey. 2014. P. 156-158.
- Sinclair W., Eggleton R.A. Structure refnement of zirkelite from kaiserstuhl, west Germany // Am. Mineral. 1982. Vol. 67. P. 615-620.
- Szeleg E., Škoda R. Y. REE-rich zirconolite from the Skalna Brama pegmatite near Szklarska Poręba (karkonosze Massif, Lower Silesia, Poland) // Min-eralogia Polonica – Special Papers. 2008. Vol. 32. P. 159-159.
- Tropper P., Harlov D., Krenn E., Finger F., Rhe-de D., Bernhard F. Zr-bearing minerals as indicators for the polymetamorphic evolution of the eastern, lower Austroalpine nappes (Stubenberg Granite contact aureole, Styria, Eastern Alps, Austria) // Lithos. 2007. Vol. 95. P. 72-86.
- White T.J. The microstructure and microchemistry of synthetic zirconolite, zirkelite and related phases // Am. Mineral. 1984. Vol. 69. P. 1156-1172.
- Williams C.T. The occurrence of niobian zirconolite, pyrochlore and baddeleyite in the kovdor carbonatite complex, kola Peninsula, Russia // Mineral. Mag. 1996. Vol. 60. P. 639-646.
- Williams C.T., Gieré R. Zirconolite: a review of localities worldwide, and a compilation of its chemical compositions // Bull. Natural History Museum London (Geology). 1996. Vol. 52. P. 1–24.
- Williams C.T., Gieré R. Metacomatic zonation of REE in zirconolite from a marble skarn at the Bergell contact aureole (Switzerland/Italy) // Schweiz. Mineral. Petrogr. Mitt. 1988. Vol. 68. P. 133–140.
- Yakovleva O.S., Pekov I.V. Zirconolite family minerals in the alumina-rich fenites of the khibiny alkaline complex (kola Peninsula, Russia) // Acta Miner-alogica-Petrographica Abstract Series. 2010. Vol. 6. P. 438–438 (Abstracts of the 20th General Meeting of IMA, Budapest).
- Zaitsev A.N., Kamenetsky V.S., Chakhmouradian A.R. Magnetite-hosted multiphase inclusions in phoscorites and carbonatites of the kovdor complex, kola alkaline province // kogarko, L.N., ed., XXXII International Conference «Alkaline Magmatism of the Earth and related strategic metal deposits», Apatity, Russia. 2015. p. 144–145.
- Zakrzewski M.A., Lustenhouwer W.J., Nugteren H.J., Williams C.T. Rare-earth minerals yttrian zirconolite and allanite-(Ce) and associated minerals from koberg mine, Bergslagen, Sweden // Mineral. Mag. 1992. Vol. 56. P. 17–35.
МINERALOGY № 4 2016