The inclusion of grothite in the zircon from granitoids of the crystalline basement of the Southern Yamal Peninsula

Abstract

Grothite – rare F-Al-rich type of titanite – has been found in accessory zircon from the granitoids of the pre-Jurassic basement of the Verkhnerechensky oil-gas area (in the southern part of the Yamal Peninsula) as a result of the study. Titanite forms rare inclusions (so-called minerals-prisoners) in the central parts of zircon crystals; in our sample of 35 individuals only two grains of titanite have been discovered. The measurement of the chemical composition of the mineral has been carried out on an electron-probe microanalyzer CAMECA SX 100, equipped with five wave spectrometers (IGG UrB RAS, Ekaterinburg). According to the microprobe analysis, the mineral has an unusual chemical composition, it shows the presence of significant concentrations of alumina (Al2O3 to 8.5 wt.%), rare earths elements (REE to 4.3 wt.%), and fluorine (F to 2 wt.%). This grothite is dramatically different in chemical composition from the accessory titanite of the matrix granitoid (monzoleicogranite), which is characterized by values close to the reference sphene. Overall, grothite is an intermediate connection between the two extreme members CaTiSiO4O (titanite) – CaAlSiO4F (synthesized Al-F-titanite), and the Verkhnerechensky mineral content of a hypothetical Al-F-titanite achieves a high level of 24–26 %. Unfortunately, grothite is crystallized in a wide range of temperatures and pressures which does not allow its use in thermodynamic reconstructions. The existence of grothite (or Al-F-titanite) is apparently determined not so much on the PT-conditions of rocks' formation, but most likely on the chemistry of the environment. So it is obvious that the Verkhnerechensky titanite was formed in the melt with an increased concentration of fluorine. It is the first record of grothite in the form of inclusions in accessory zircon.

В результате проведенного исследования в акцессорных цирконах из гранитоидов доюрского фундамента Верхнереченской нефтегазоразведочной площади (южная часть полуострова Ямал) установлен гротит – редкая фтор-глиноземистая разновидность титанита. Он образует редкие включения (так называемые минералы-узники) в центральных частях кристаллов циркона: в выборке из 35 индивидов обнаружено всего два зерна титанита. Измерение химического состава минерала выполнено на электронно-зондовом микроанализаторе CAMECA SX 100, оборудованном пятью волновыми спектрометрами (ИГГ УрО РАН, г. Екатеринбург). По данным микрозондового анализа минерал имеет необычный химический состав, в нем отмечается присутствие существенных концентраций глинозема (Al2O3 до 8,5 мас.%), редкоземельных элементов (РЗЭ до 4,3 мас.%) и фтора (F до 2 мас.%). Этот гротит резко отличается по химическому составу от акцессорного титанита из матрицы гранитоида (монцолейкогранита), для которого характерны значения, близкие к эталонному сфену. В целом, гротит является промежуточным соединением между двумя крайними членами CaTiSiO4O (титанит) – CaAlSiO4F (синтезированный Al-F-титанит), в верхнереченском минерале содержание гипотетического Al-F-титанита достигает высоких 24–26 %. К сожалению, гротит кристаллизуется в широком интервале температур и давлений, что не позволяет его использовать в термодинамических реконструкциях. Существование гротита (или Al-F-титанита) определяется, по всей видимости, не столько PT-условиями образования породы, а вероятнее всего, химизмом окружающей среды, т. е. очевидно, что верхнереченский титанит формировался в расплаве с повышенной концентрацией фтора. Это первая находка гротита в виде включений в акцессорном цирконе.