Нефелин сиениті: құрамы, қасиеттері және жіктелуі

Кіріспе

Голокристалды плутондық тау жынысы

Нефелин сиениті – негізінен нефелин мен сілтілік дала шпатынан тұратын голокристалды плутондық тау жынысы. Бұл тау жыныстары көбінесе ақшыл, сұр немесе қызғылт түсті болады және жалпы көрінісімен граниттерден көп айырмашылығы жоқ, бірақ қара жасыл түрлері де кездеседі. Фенолит – осыған ұқсас, бірақ ұсақ түйіршікті эффузивтік тау жынысы.

Петрология

Нефелин сиениттері кремнийге қанықпаған және кейбіреулері пергалькалы (игнейлік тау жыныстарында талқыланған терминдер). Нефелин – фелдспатоид, қатты ерітінді минералы, ол кварцпен бірге кездеспейді; керісінше, нефелин кварцпен реакцияласып, сілтілік фельдспатты түзеді. Олар сиениттерден ғана емес, нефелиннің болуымен, сонымен қатар сілтілерге, сирек кездесетін жер элементтеріне және басқа да үйлеспейтін элементтерге бай көптеген минералдардың болуымен ерекшеленеді. Нефелин сиениттерінде сілтілік фельдспат басым, көбінесе ортоклаз және еру нәтижесінде пайда болған ламеллярлы альбит, яғни пертит түрінде ұсынылады. Кейбір тау жыныстарында калийлі фельдспат, ал басқаларында содалы фельдспат басым. Жаңа, мөлдір микроклин нефелин сиенитінің кейбір түрлеріне тән. Содалит, жұқа кесіндіде түссіз және мөлдір, бірақ қол үлгілерінде көбінесе ақшыл көк түсті, нефелиннен басқа, негізгі фельдспатоид минералы болып табылады. Қызғылт қоңырдан қара түске дейінгі аенигматит та осы тау жыныстарында кездеседі. Темірге өте бай оливин сирек, бірақ кейбір нефелин сиениттерінде кездеседі. Аз мөлшерде кездесетін басқа минералдарға натрийге бай пироксен, биотит, титанит, темір оксидтері, апатит, флюорит, меланит гранаты және циркон жатады. Канкринит бірнеше нефелин сиениттерінде кездеседі. Нефелин сиениттерінен және оларды кесіп өтетін пегматит тамырларынан көптеген қызықты және сирек минералдар табылды.

Макроскопиялық аспектілер

Нефелин сиенитінің макроскопиялық ерекшеліктері граниттікіне ұқсас. Нефелиннің болуы және кварцтың жоқтығы – басты айырмашылық. Биотит көбінесе аз мөлшерде кездеседі, ал негізгі майда минералдар – клинопироксен (±) және амфибол (±). Көзге көрінетін түсі сұр, граниттен аздап қараңғырақ. Нефелин сиенитінен пайда болған жоғары сапалы метаморфты тау жыныстары бар, олар өте сирек кездесетін гнейс текстурасымен ерекшеленеді. Бұл тау жынысы нефелин сиенит гнейсі немесе личфилд деп аталады. Мысалы, осыған Бразилияның Рио-де-Жанейро штатындағы Канаа ауылынан кездестіруге болады.

Құралы

Тау жынысы толық кристалды, көбінесе тең түйіршікті, бір бағытты және 2 мм-ден 5 мм-ге дейін түйіршекті. Сирек жағдайларда тау жынысы 2 см-ден 5 см-ге дейін ұзындығы және 5 мм-ден 2 см-ге дейін қалыңдығы бар сілтілік фельдспардың ірі кристалдарын қамтиды. Бұл ірі кристалдар бағытталған және кейде жиынтық текстураны көрсетеді.

Минералды құрамы

Негізгі минералдар: сілтілік дала шпаты, нефелин, клинопироксен (±), амфибол (±) және биотит (±). Нефелин – негізгі фельдспатоид. Кварц пен ортопироксен жоқ. IUGS (Халықаралық геологиялық ғылымдар одағы, Streckeisen, 1978) классификациялық номенклатурасына сәйкес, нефелин сиенитінде 10% < F/(F + A + P) < 60% және P/(A + P) < 10% (мұнда F – фельдспатоидтар, A – сілтілік дала шпаты және P – плагиоклаз көлемдік үлестері). Фенолит – ұсақ түйіршікті теңдестік. Егер нефелин 10%-дан аз болса, тау жынысы сілтілі сиенит деп аталады немесе пулькасит. Кварц пен нефелинсіз ұқсас тау жынысы сілтілі сиенит немесе сиенит деп аталады. Фельдспатоидтардың болуына байланысты, нефелин сиениті типтік сілтілі тау жынысы болып саналады. Сілтілік дала шпаты калийлі емес, көбінесе содалы-калийлі, ол пертит деп аталатын өзара байланысқан анортоклазбен сипатталады. Сілтілік дала шпатында дерлік таза альбит домендері байқалады. Нефелин көбінесе натролит пен канкринитке жартылай өзгеруге ұшырайды. Клинопироксен содалы, құрамы геденбергиттен эгирин-авгитқа дейін өзгереді. Бұл минерал кейде резорбцияланған пішінде кездеседі. Амфибол және/немесе биотиттен тұратын реакциялық шеті жиі байқалады. Амфиболдың сілтілік мазмұны жоғары, мысалы, сілтілік мүйіз және рибеккит. Сілтілік клинопироксен және амфибол – типтік сілтілі тау жыныстарының ерекшеліктері. Биотит – жоғары Fe/Mg қатынасы бар аннит. Көмекші минералдар – магнит, илменит, апатит және титанит. Кейде содалит гидротермалды жарылымдарда табылады. Граниттен айырмашылығы, циркон сирек кездеседі және егер кездессе, онда ол ксенокристал түрінде болады. Ал нефелин сиенит гнейсінде циркон кристалдары көп және ірі болады.

Жаратылыс

Кремнийді аз қаныққан магмалық тау жыныстары әдетте Жердің мантиясында төмен дәрежелі ішінара балқу нәтижесінде қалыптасады. Көмірқышқыл газы бастапқы аймақтарда судан басым болуы мүмкін. Мұндай тау жыныстарының магмалары континенттік жарылымдар, мұхит аралдары және субдукция аймақтарындағы үстіңгі субдукциялық жағдайлар сияқты әртүрлі орталарда пайда болады. Нефелин сиениті мен фонолит көбірек базальтті кремнийді аз қаныққан мантиядан шыққан балқымалардан кристаллдық фракциялау арқылы немесе осындай тау жыныстарының ішінара балқуынан туындауы мүмкін. Нормативтік минералогиясында нефелин болатын магмалық тау жыныстары көбінесе карбонатит сияқты басқа да ерекше магмалық тау жыныстарымен байланысты болады.

Тарату

Нефелин сиениттері мен фонолиттері, мысалы, Бразилияда, Канадада, Камерунда, Қытайда, Гренландияда, Италияда, Норвегияда, Пиренейлерде, Швецияда, Трансваал аймағында, Урал тауларында, АҚШ-та Арканзастың Магнит-Коув магмалық кешенінде, Орталық Монтананың сілтілік провинциясының тауларында және мұхиттық аралдарда кездеседі. Шығыс Африка жарылысында фонолит лавалары аса көп мөлшерде қалыптасқан, және оның көлемі Баркердің (1983) пікірінше, барлық басқа фонолит кездесетін орындардың жалпы көлемінен асып түсуі мүмкін. Нефелинді нормативті тау жыныстары Бушвельд магмалық кешенімен тығыз байланысты, бұл қабырға тау жыныстарының ішінара балқыуынан пайда болған болуы мүмкін. Нефелин сиениттері сирек; Ұлыбританияда (Лох-Борралан) және Франция мен Португалияда бір ғана кездеседі. Олар сондай-ақ Богемияда, сонымен қатар Норвегияның, Швецияның және Финляндияның бірнеше аймақтарында табылған. Америкада бұл тау жыныстары Техас, Арканзас, Нью-Джерси (Бимервилл кешені) және Массачусетс штаттарында, сондай-ақ Онтарио, Британдық Колумбия және Бразилияда кездеседі. Оңтүстік Африка, Мадагаскар, Үндістан, Тасмания, Тимор және Түркістан – осы топқа жататын тау жыныстарының басқа да орналасқан жерлері. Бұл топқа жататын тау жыныстары Бразилияда (Серра-де-Тингуа) содалит және көбінесе аугит минералдарымен бірге кездеседі, Батыс Сахара мен Кабо-Верде аралдарында, Трансваалдағы Зварте-Коппи, Мадагаскар, Бразилиядағы Сан-Паулу, Батыс Техастағы Пайсано асуы, АҚШ және Канаданың Квебек провинциясының Монреаль қаласында да табылған. АҚШ-тың Массачусетс штатындағы Салем тау жынысы – альбит пен эгиринге бай мика фояиты, ол гранит пен эссекситке ілеседі. Личфилд – альбиттің басымдығын құрайтын фельдшпары бар нефелин сиенитінің тағы бір ерекше түрі. Ол АҚШ-тың Мэн штатындағы Личфилд қаласының атымен аталады, онда ол шашыраңқы блоктар түрінде кездеседі. Бұл тау жынысына биотит, канкринит және содалит тән. Онтарионың Гастингс округінде осыған ұқсас нефелин сиениті табылған, онда ортоклаз жоқ, тек альбит фельдшпары ғана бар. Нефелин мөлшері өте көп, сонымен қатар канкринит, содалит, скаполит, кальцит, биотит және мүйізді қоспалар да бар. Лужауриттер жоғарыда сипатталған тау жыныстарынан қара түсімен ерекшеленеді, бұл аугит, эгирин, арфведсонит және басқа да амфиболдар сияқты минералдардың көп болуына байланысты. Бұған мысал ретінде Ақ теңіз маңындағы Лужаур аймағындағы амптекиттер және басқа да ерекше тау жыныстарымен бірге кездесуін айтуға болады. Бұл топқа жататын басқа да жерлер – Гренландиядағы Джулианхаабта содалит сиениті, олардың шеттерінде леуциттен кейінгі псевдоморфтар кездеседі. Лужауриттерде көбінесе параллель жолақты немесе гнейсоздық құрылым байқалады. Содалит сиениттері, онда содалит нефелиннің орнын толық немесе басым бөлігін алады, Гренландияда кездеседі, онда микроклин пертит, эгирин, арфведсонит және эудиалит минералдары да бар. Канкринит сиениті, канкриниттің үлкен пайыздық үлесімен сипатталатын, Швецияның Далекарлия аймағынан және Финляндиядан сипатталған. Ақ теңіздегі Лужаур-Урттан алынған уртит негізінен нефелиннен тұрады, сонымен қатар эгирин мен апатит минералдары бар, бірақ фельдшпат жоқ. Жакупирангит (Бразилиядағы Жакупирангадан) – титанды аугит, магнетит, илменит, перовскит және нефелиннен тұратын қара түсті тау жынысы, сонымен қатар екіншілік биотит минералы да бар.

Nepheline syenites and phonolites occur, for example, in Brazil, Canada, Cameroon, China, Greenland, Italy, Norway, the Pyrenees, Sweden, the Transvaal region, the Ural Mountains, in the USA Magnet Cove igneous complex of Arkansas, the mountains of the Central Montana Alkali Province, and as well as on oceanic islands. Phonolite lavas formed in the East African rift in particularly large quantity, and the volume there may exceed the volume of all other phonolite occurrences combined, as discussed by Barker (1983). Nepheline normative rocks occur in close association with the Bushveld Igneous Complex, possibly formed from partial melting of the wall rocks to that large ultramafic layered intrusion. Nepheline syenites are rare; there is only one occurrence in Great Britain (Loch Borralan) and one in France and Portugal. They are known also in Bohemia and in several places in Norway, Sweden and Finland. In the Americas these rocks have been found in Texas, Arkansas, New Jersey (Beemerville Complex) and Massachusetts, also in Ontario, British Columbia and Brazil. South Africa, Madagascar, India, Tasmania, Timor and Turkestan are other localities for the rocks of this series. Rocks of this class also occur in Brazil (Serra de Tingua) containing sodalite and often much augite, in the western Sahara and Cape Verde Islands; also at Zwarte Koppies in the Transvaal, Madagascar, São Paulo in Brazil, Paisano Pass in West Texas, United States, and Montreal, Quebec, Canada. The rock of Salem, Massachusetts, United States, is a mica foyaite rich in albite and aegirine: it accompanies granite and essexite. Litchfieldite is another well marked type of nepheline syenite, in which albite is the dominant feldspar. It is named after Litchfield, Maine, United States, where it occurs in scattered blocks. Biotite, cancrinite and sodalite are characteristic of this rock. A similar nepheline syenite is known from Hastings County, Ontario, and contains hardly any orthoclase, but only albite feldspar. Nepheline is very abundant and there is also cancrinite, sodalite, scapolite, calcite, biotite and hornblende. The lujaurites are distinguished from the rocks above described by their dark color, which is due to the abundance of minerals such as augite, aegirine, arfvedsonite and other kinds of amphibole. Typical examples are known near Lujaur on the White Sea, where they occur with umptekites and other very peculiar rocks. Other localities for this group are at Julianehaab in Greenland with sodalite syenite; at their margins they contain pseudomorphs after leucite. The lujaurites frequently have a parallel banding or gneissose structure. Sodalite syenites in which sodalite very largely or completely takes the place of nepheline occur in Greenland, where they contain also microcline perthite, aegirine, arfvedsonite and eudialyte. Cancrinite syenite, with a large percentage of cancrinite, has been described from Dalekarlia, Sweden and from Finland. Urtite from Lujaur Urt on the White Sea consists very largely of nepheline, with aegirine and apatite, but no feldspar. Jacupirangite (from Jacupiranga in Brazil) is a blackish rock composed of titaniferous augite, magnetite, ilmenite, perofskite and nepheline, with secondary biotite.

Номенклатура

Кремнийлі толысқан және пергалькалы магмалық тау жыныстарының алуан түрлері бар, оның ішінде көптеген бейресми жер-атау түрлері алғаш рет табылған жерлердің аттарымен аталады. Көп жағдайда бұл бір немесе бірнеше сирек минералдар немесе минералоидтар қамтитын қарапайым нефелин сиениттері болып табылады, оларға жаңа ресми жіктеме берудің қажеті жоқ. Оларға мыналар жатады:

Фояит: Фояит Португалияның оңтүстігіндегі Моншике тауларындағы Фойяның атымен аталған. Бұл K-фельдшпатты нефелин сиениттері, құрамында 10%-дан кем ферромагнезиан минералдары бар, әдетте пироксен, мүйізді бленда және биотит. Лаурдалит: Норвегиядағы Лаурдалдан табылған лаурдалиттер сұр немесе қызғылт түсті және көп жағынан олармен бірге кездесетін Оңтүстік Норвегияның ларвикиттеріне ұқсас. Олардың құрамында анортоклаздық фельдшпаттар, биотит немесе жасыл аугит, көп мөлшерде апатит және кейбір жағдайларда оливин бар. Дитроит: Дитроит өзінің атын Трансильваниядағы Дитрау қаласынан алған. Ол негізінен нефелин сиенитінің микроклин, содалит және канкринит түрлерінен тұрады. Сондай-ақ, оның құрамында ортоклаз, нефелин, биотит, эгирин, акмит кездеседі.

Химиялық құрамы

Нефелин сиениттерінің химиялық ерекшеліктері анық байқалады. Олар сілтілерге және алюминийге өте бай (сондықтан фелспатоидтар мен сілтілік дала шпаттарының көп болуы), ал кремнийдің мөлшері 50-ден 56%-ға дейін өзгереді, әк, магний және темір ешқашан көп мөлшерде кездеспейді, бірақ басқа компоненттерге қарағанда сәл өзгергіш. Баркердің (1983) кестесінде берілген нефелин сиенитіндегі негізгі элементтердің орташа әлемдік көрсеткіштері төменде салмақтық пайызбен берілген. Нефелин сиениті (Na2O+K2O)/SiO2 және (Na2O+K2O)/Al2O3 арақатынасымен сипатталады, олар тиісінше нефелиннің және сілтілі мафикалық минералдардың болуын көрсетеді. Сондықтан, ол геохимиялық тұрғыдан сілтілі тау жынысы болып жіктеледі. Бұл тау жынысының Fe және Mg құрамы төмен, барлығы шамамен 3 салмақ пайызы, және осыған байланысты ол фелсикалық тау жынысы болып саналады. Дегенмен, SiO2 құрамы соншалықты жоғары емес, 53-тен 62%-ға дейін, бұл андезит пен диоритке сәйкес келеді. Осы тұрғыдан ол аралық тау жынысына жатады. Жеңіл сирек кездесетін элементтердің жоғары концентрациясы магманың жоғары дифференциацияланғанын көрсетеді. SiO2: 54,99% TiO2: 0,60% Al2O3: 20,96% Fe2O3: 2,25% FeO: 2,05% MnO: 0,15% MgO: 0,77% CaO: 2,31% Na2O: 8,23% K2O: 5,58% H2O: 1,47% P2O5: 0,13% Орташа құрамының нормативтік минералогиясында шамамен 22% нефелин және 66% фельдспат бар. Нефелин сиениті кварцтан мүлдем құралмайды және фельдспатқа және нефелинге бай болғандықтан, ол шыны және керамика өндірісінде қолданылады.