Введение

Голокристаллический плутонический камень

Нефелиновый сиенит – голокристаллический плутонический камень, состоящий преимущественно из нефелина и щелочного полевого шпата. Эти породы обычно имеют светлые тона, серые или розовые, и по общему виду напоминают граниты, хотя известны и темно-зеленые разновидности. Фоналит является мелкозернистым эффузивным аналогом.

Петрология

Нефелиновые сиениты характеризуются пониженным содержанием кремнезема, а некоторые из них – пералкaлиновые (термины, обсуждаемые в магматических породах). Нефелин – это фельдспатоид, минерал, представляющий собой твердый раствор, который не сосуществует с кварцем; напротив, нефелин вступает в реакцию с кварцем с образованием щелочного полевого шпата. Они отличаются от сиенитов не только присутствием нефелина, но и наличием множества других минералов, богатых щелочами, редкоземельными и другими несовместимыми элементами. В нефелиновых сиенитах преобладает щелочной полевой шпат, обычно представленный ортоклазом и выделенным пластинчатым альбитом, формирующим пертит. В одних породах преобладает калийный полевой шпат, в других – натриевый. Свежий прозрачный микроклин очень характерен для некоторых типов нефелиновых сиенитов. Содалит, бесцветный и прозрачный в тонких срезах, но часто бледно-голубой в ручных образцах, является основным фельдспатоидным минералом наряду с нефелином. Красновато-коричневый или черный энигматит также встречается в этих породах. Оливин, обогащенный железом, встречается редко, но присутствует в некоторых нефелиновых сиенитах. Другие минералы, обычно встречающиеся в небольших количествах, включают натрий-содержащий пироксен, биотит, титанит, оксиды железа, апатит, флюорит, меланит, гранат и циркон. Канкринит встречается в ряде нефелиновых сиенитов. Значительное количество интересных и редких минералов было установлено в нефелиновых сиенитах и пегматитовых жилах, пересекающих их.

Макроскопические аспекты

Макроскопические особенности нефелин сиенита схожи с таковыми у гранита. Фундаментальное различие заключается в наличии нефелина и отсутствии кварца. Содержание биотита обычно невелико, а основными мафическими минералами являются клинопироксен (±) и амфибол (±). Макроскопический цвет – серый, немного темнее гранита. Существуют высокометаморфизованные породы, образованные из нефелин сиенита, характеризующиеся гнейсовой текстурой, встречающейся крайне редко. Они называются нефелин сиенит гнейс или литчфилд. Пример можно найти в деревне Канаа, штат Рио-де-Жанейро, Бразилия.

Текстура

Скала голокристаллическая, обычно равнозернистая, равноосевая и крупнозернистая с размером зерен от 2 до 5 мм. В отдельных редких случаях порода содержит щелочные полевые фенокристаллы длиной от 2 до 5 см и толщиной от 5 мм до 2 см. Фенокристаллы проявляют ориентировку и в конечном итоге демонстрируют кумулятивную текстуру.

Минеральный состав

Основными минералами являются щелочной полевой шпат, нефелин, клинопироксен (±), амфибол (±) и биотит (±). Нефелин – основной фельдспатоид. Кварц и ортопироксен отсутствуют. Согласно классификационной номенклатуре IUGS (Международный союз геологических наук, Streckeisen, 1978), нефелиновый сиенит характеризуется соотношением 10% < F/(F + A + P) < 60% и P/(A + P) < 10% (где F – фельдспатоиды, A – щелочные полевые шпаты, P – объемные доли плагиоклаза). Фоналит является мелкозернистым аналогом. Если содержание нефелина менее 10%, порода называется щелочным сиенитом с нефелином или пуласкитом. Аналогичная порода без кварца и нефелина называется щелочным сиенитом или сиенитом. Благодаря наличию фельдспатоидов, нефелиновый сиенит классифицируется как типичная щелочная порода. Щелочной полевой шпат не калийный, а обычно натрий-калийный, характеризующийся сростками анортоклаза, называемыми пертитом. В щелочном полевом шпате наблюдаются почти чистые области альбита. Нефелин обычно подвергается частичному изменению в натролит и канкринит. Клинопироксен натриевый, его состав варьируется от геденбергита до эгиринового аугита. Этот минерал часто имеет резорбционную форму. Обычно наблюдается реакционная кайма, состоящая из амфибола и/или биотита. Амфибол высокощелочной, например, щелочной роговик и рибекит. Щелочной клинопироксен и амфибол являются характерными для типичных щелочных пород. Биотит – аннит с высоким отношением Fe/Mg. Акцессорные минералы – магнетит, ильменит, апатит и титанит. Иногда содалит встречается вдоль гидротермальных трещин. В отличие от гранита, циркон редок и, если присутствует, то в виде ксенокристаллов. С другой стороны, нефелиновый сиенит гнейс содержит обильные и крупные кристаллы циркона.

Бытие

Поднасыщенные кремнезёмом магматические породы обычно формируются при низкой степени частичного плавления в мантии Земли. В исходных областях углекислый газ может преобладать над водой. Магмы этих пород образуются в различных геодинамических обстановках, включая континентальные рифты, океанические острова и надзональные позиции в зонах субдукции. Нефелиновый сиенит и фонолит могут образовываться в результате кристаллизационного дробления из более мафичных подмантийных расплавов, поднасыщенных кремнезёмом, или как частичные расплавы этих пород. Магматические породы с нефелином в их нормативной минералогии часто ассоциируются с другими необычными магматическими породами, такими как карбонатит.

Распространение

Нефелиновые сиениты и фонолиты встречаются, например, в Бразилии, Канаде, Камеруне, Китае, Гренландии, Италии, Норвегии, Пиренеях, Швеции, Трансваальском регионе, на Урале, в магматическом комплексе Магнет-Коув в Арканзасе (США), горах Центральной Монтанской щелочной провинции, а также на океанических островах. Лавы фонолита образовались в восточноафриканском рифте в особенно большом количестве, и их объем может превышать суммарный объем всех остальных проявлений фонолита, как отмечал Баркер (1983). Нормативные породы нефелина встречаются в тесной связи с Бушвельдским магматическим комплексом, возможно, образовавшиеся в результате частичного плавления вмещающих пород этого крупного ультрамафического слоистого интрузивного тела. Нефелиновые сиениты редки; известно только одно проявление в Великобритании (Loch Borralan) и одно во Франции и Португалии. Они также известны в Богемии и в нескольких местах в Норвегии, Швеции и Финляндии. В Америке эти породы были обнаружены в Техасе, Арканзасе, Нью-Джерси (комплекс Бимервилл) и Массачусетсе, а также в Онтарио, Британской Колумбии и Бразилии. Южная Африка, Мадагаскар, Индия, Тасмания, Тимор и Туркестан – другие известные места распространения этих пород. Породы этого класса также встречаются в Бразилии (Серра-де-Тингуа), содержащие содалит и часто много аугита, в западной Сахаре и на островах Кабо-Верде; также в Зварте-Коппи в Трансвале, на Мадагаскаре, в Сан-Паулу (Бразилия), в переправе Пайсано (Западный Техас, США) и в Монреале (Квебек, Канада). Скала из Салема (штат Массачусетс, США) представляет собой слюдистый фояит, богатый альбитом и эгирином, и встречается вместе с гранитом и эссекситом. Личфилдлит – еще один хорошо характеризуемый тип нефелинового сиенита, в котором альбит является преобладающим полевым шпатом. Он назван в честь Личфилда (штат Мэн, США), где встречается в виде рассеянных блоков. Биотит, канкринит и содалит характерны для этой породы. Подобный нефелин сиенит известен из округа Гастингс (Онтарио) и содержит почти нет ортоклаза, только альбитовый полевой шпат. Нефелин очень распространен, а также присутствуют канкринит, содалит, скаполит, кальцит, биотит и роговая обманка. Лужауриты отличаются от вышеописанных пород темным цветом, обусловленным обилием минералов, таких как аугит, эгирин, арфведсонит и другие типы амфиболов. Типичные образцы известны вблизи Лужаура на Белом море, где они встречаются с умптекитами и другими весьма своеобразными породами. Другие места для этой группы находятся в Джулианхаабе (Гренландия) с содалитовым сиенитом; по краям они содержат псевдоморфы по лейциту. Лужауриты часто имеют параллельное ленточное или гнейсовидное строение. Содалитовые сиениты, в которых содалит в значительной или полной мере заменяет нефелин, встречаются в Гренландии, где также содержатся микроклиновый пертит, эгирин, арфведсонит и эудиалит. Канкринитовый сиенит, с высоким содержанием канкринита, описан из Далекарлии (Швеция) и Финляндии. Уртит из Лужаур-Урта на Белом море состоит в основном из нефелина с эгирином и апатитом, но не содержит полевого шпата. Якупирангит (из Якупиранги в Бразилии) – черноватая порода, состоящая из титанистого аугита, магнетита, ильменита, перовскита и нефелина, с вторичным биотитом.

Номенклатура

Существует большое разнообразие кремнезема-недостаточных и пергальциновых изверженных пород, включая множество неофициальных локальных разновидностей, названных по местам их первоначального обнаружения. Во многих случаях это обычные нефелиновые сиениты, содержащие один или несколько редких минералов или минералоидов, не требующих новой формальной классификации. К ним относятся:

Фояит: фояиты названы в честь Фойи в горной цепи Серра-де-Моншике, в южной Португалии. Это нефелиновые сиениты, содержащие менее 10% ферромагнезиальных минералов, обычно пироксен, роговую обманку и биотит. Лаурдалиты: лаурдалиты из Лордала в Норвегии имеют серый или розоватый цвет и во многом напоминают ларвикиты южной Норвегии, с которыми они встречаются. Они содержат анортоклазовый полевой шпат, биотит или зеленоватый агит, большое количество апатита и, в некоторых случаях, оливин. Дитроит: дитроит получил свое название от Дитрау, Трансильвания, Румыния. По сути, это разновидность нефелинового сиенита, состоящая из микроклина, содалита и канцеринита. Он также содержит ортоклаз, нефелин, биотит, эгирин и акмит.

Химический состав

Химические особенности нефелиновых сиенитов ярко выражены. Они исключительно богаты щелочами и глинозёмом (отсюда обилие фелспатоидов и щелочных полевых шпатов), при этом содержание кремнезёма варьируется от 50 до 56%, в то время как известь, магний и железо обычно присутствуют в небольших количествах, хотя и более изменчивы, чем другие компоненты. Ниже приведён средний мировой показатель содержания основных элементов в нефелиновом сиените, составленный Баркером (1983), выраженный в весовых процентах оксидов. Нефелиновый сиенит характеризуется высоким отношением (Na2O+K2O)/SiO2 и (Na2O+K2O)/Al2O3, что отражает наличие нефелина и щелочных мафических минералов. Следовательно, он геохимически классифицируется как щелочная порода. Эта порода имеет низкое содержание Fe и Mg, в общей сложности около 3 мас.%, и в этом отношении классифицируется как фелсическая порода. Однако содержание SiO2 не столь велико, составляя от 53 до 62 мас.%, что соответствует андезиту и диориту. В этом смысле она относится к промежуточным породам. Высокая концентрация лёгких редкоземельных элементов указывает на высокую степень дифференциации магмы. 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%

Нормативная минералогия этого среднего состава содержит около 22% нефелина и 66% полевого шпата. Благодаря отсутствию кварца и богатству полевым шпатом и нефелином, нефелиновый сиенит используется в производстве стекла и керамики.