Armalcolite-bearing island arc plagiolherzolites and olivine gabbro-norite-dolerites of the area of Balaklava, Crimea

Armalcolite (Mg,Fe)Ti₂O₅ is characteristic mineral of titanian basalts of the Moon, as well as lamproites, other alkaline magmatic Earth rocks, impactites and other formations. It is widely represented in island-arc low-alkaline plagiolherzolites and olivine gabbro-norite-dolerites of the Early-Bajocian Pervomaysk–Ayu-Dag complex of mesozoids in Rocky Crimea, specifically, in the littoral Balaklava cliffs near Sevastopol. Crystals of cumulative Mg-olivine contain the inclusions of alumomagnesiochromite and Mg alumochromite in the center and the inclusions of alumochromite partly replaced by chromespinels of the 2nd generation (Ti-Al ferrychromite and chrometitanomagnetite) in the external zones. Chromespinels of the 1st generation are moderately chromic and ferrian (f = 4555), contain 8–14 mass.% Fe₂O₃ and up to 1,2% TiO₂; that sharply distinguishes them from chromespinels of alpinotypes ultrabasic rocks. Chromespinels of the 2nd generation are more ferrian (f = 5875) and contain up to 26 mass.% Fe₂O₃, 2,5–9% TiO₂ and up to 1,8% V₂O₃. The typical basic trend from ferrian alumomagnesiochromite to chrometitanomagnetite is characteristic for Balaklava chromespinels. Tabular armalcolite crystals are up to 0,60,2 mm included in intercumulus magnesian bronzite and augite, anorthite and bytownite. Balaklava armalcolite contains 63–66 mass.% TiO₂, 6,9–8,4% MgO, 9,9–11,7% FeO, 13–18% Fe₂O₃, up to 1,5% Al₂O₃ and V₂O₃, up to 0,7% Cr₂O₃. The armalcolite formulae is (Mg_0,38–0,45Fe²⁺_0,30–0,34Fe³⁺_0,36–0,49V_0,04–0,05Al_0–0,06Cr_0–0,02Ti_1,73–1,77)₃O₅; in minals, molar %: 38–45 MgTi₂O₅, 31–36 Fe²⁺Ti₂O₅, 23–27Fe³⁺₂TiO₅. Rare baddeleyite with 1,6–3,1% HfO₂(ZrO₂:HfO₂ = 57–30, av. 44) and zirconolite associate with armalcolite. Zirconolite contains 4–6,5 mass.% Y₂O₃, 4–8% REE₂O₃, from traces up to 4,5% ThO₂, <0,5% UO₂, 0,7–1,4% HfO₂ (ZrO₂:HfO₂ = 47–25, av. 38). The distribution of lanthanides in Balaklava zirconolite is Ce = Nd > Dy > Gd > Sm, Yb, Er, Lu, Tb > Pr. The zirconolite formulae is (Ca_0,7Y_0,2REE_0,1)Zr(Ti_1,6Fe²⁺_0,3Fe³⁺_0,1)₂O₇. The recent formations are ilmenite-I with 5–8 mass.% MgO and 0,3–0,6% MnO, titanomagnetite, hydroxyl-fluorapatite, ilmenite-II, poor in Mg and enriched in Mn. Armalcolite is partly replaced by ilmenite-II. Perhaps, an existence and preservation of armalcolite and zirconolite within the near surface basic intrusions of the Crimean Mountains is caused by poor development of late magmatic processes.

1. Бородин Л.С., Лапин А.В., Харченков А.Г. Редкометальные камафориты: формация апатит-форстерит-магнетитовых пород в щелочных-ультраосновных и карбонатитовых массивах. М.: Наука, 1973. 176 с.

2. Бородин Л.С., Назаренко И.И., Рихтер Т.Л. О новом минерале цирконолите — сложном окисле типа АВ3О7 // Докл. АН СССР. 1956. Т. 110, № 5. С. 845–848.

3. Геохимия, минералогия и генетические типы месторождений редких элементов / Под ред. К.А. Власова. Т. 2. M.: Наука, 1964. 830 c.

4. Годлевский М.Н., Надеждина Е.Д. Бадделеит из габбро-долеритовой интрузии Норильск-I (Сибирская платформа) // Минералы базитов в связи с вопросами петрогенеза. М.: Наука, 1970. С. 177–182.

5. Капустин Ю.Л. Минералогия карбонатитов. М.: Наука, 1971. 288 с.

6. Кухаренко А.А., Орлова М.П., Багдасаров Э.А. и др. Каледонский комплекс ультраосновных, щелочных пород и карбонатитов Кольского полуострова и Северной Карелии. М.: Недра, 1965. 772 с.

7. Лучицкий В.И. Петрография Крыма. Петрография СССР. Сер. 1. Региональная петрография. Вып. 8. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1939. 98 с.

8. Меньшиков Ю.П., Михайлова Ю.А., Пахомовский Я.А. и др. Минералы группы цирконолита из фенитизированных ксенолитов в нефелиновых сиенитах Хибинского и Ловозерского массивов // Зап. ВМО. 2014. Ч. 143, вып. 4. С. 60–72.

9. Муратов М.В. Геология Крымского полуострова. М.: Недра, 1973. 192 с.

10. Плошко В.В., Сиденко О.Г., Иванов В.И. и др. Ассоциация пикритов и кварцевых диабазов Крыма // Докл. АН СССР. 1979. Т. 244. С. 442–445.

11. Попов С.П. Минералогия Крыма. М.: Изд-во АН СССР, 1938. 352 с.

12. Промыслова М.Ю., Демина Л.И., Бычков А.Ю. и др. Природа магматизма района мыса Фиолент (Юго-Западный Крым) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2014. № 6. С. 14–22.

13. Промыслова М.Ю., Демина Л.И., Косоруков В.Л. и др. Метаморфизм офиолитов мыса Фиолент (ЮгоЗападный Крым) // Геодинамические обстановки и термодинамические условия регионального метаморфизма в докембрии и фанерозое. СПб: ИГГД РАН, 2017. С. 151–153.

14. Рид С.Дж.Б. Электронно-зондовый микроанализ и растровая элекронная микроскопия в геологии. М.: Техносфера, 2008. 232 с.

15. Розова Е.В., Францессон Е.В., Ботова М.М. и др. Самородное железо и сложные окислы Fe, Ti и Mn в кимберлитах // Докл. АН СССР. 1984. Т. 278, № 2. С. 456–461.

16. Спиридонов Э.М., Федоров Т.О., Ряховский В.М. Магматические образования Горного Крыма. Статьи 1 и 2 // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 1990. Т. 65, вып. 4. C. 119–134; Вып. 6. C. 102–112.

17. Спиридонов Э.М., Филимонов С.В., Путинцева Е.В. и др. Петля регионального низкоградного метаморфизма вулканогенных, интрузивных и терригенных пород мезозоид Горного Крыма // Ломоносовские чтения-2018а. URL: https://conf.msu.ru/file/event/4912/eid4912_attach_72f01cfa5e832528680d29eeac50f69ec210237f.pdf (дата обращения 25.12.2018).

18. Спиридонов Э.М., Филимонов С.В., Семиколенных Е.С. и др. Цирконолит, бадделеит, циркон и торит островодужных анортит-битовнитовых кварцевых габбро-норит-долеритов интрузива Аю-Даг, Горный Крым // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2018б. № 5. С. 70–78.

19. Спиридонов Э.М., Филимонов С.В., Семиколенных Е.С. и др. Чевкинит-(Се) и перрьерит-(Се) островодужных кварцевых габбро-норит-долеритов интрузива Аю-Даг, Горный Крым // Зап. ВМО. 2018в. (В печати). Фрондел Дж. Минералогия Луны. М.: Мир, 1978. 333 с.

20. Цымбал С.Н., Татаринцев В.И., Легкова Г.В., Егорова Л.Н. Армолколит — первая находка в СССР // Минерал. журн. 1980. Т. 2, № 5. С. 87–95.

21. Akimoto S., Nagata T., Katsura T. The TiFe2O5 — Ti2FeO5 solid solution series // Nature. 1957. Vol. 179. P. 37–38.

22. Anderson A.T., Bunch T.E., Cameron E.N. et al. Armalcolite: a new mineral from the Apollo 11 samples / Proc. Apollo-11 Lunar Sci. Conf. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1970. Vol. 34. Supp. 1. P. 55–63.

23. Bowles J.F.W. Definition and range of composition of naturally occurring minerals with the pseudobrookite structure // Amer. Mineral. 1988. Vol. 73. P. 1377–1383.

24. Carlier G., Lorand J.-P. Zr-rich accessory minerals (titanite, perrierite, zirconolite, baddeleyite) record strong oxidation associated with magma mixing in the South Peruvian potassic province // Lithos. 2008. Vol. 104. P. 54–70.

25. Cawthorn R.C., Biggar G.M. Crystallization of titaniferous chromite, magnesian ilmenite and armalcolite in tholeiitic suites in the Karoo igneous province // Contrib. Miner. Petrol. 1993. Vol. 114, N 2. P. 221–235.

26. El Goresy A. Baddeleyite and its significance in impact glasses // J. Geophys. Res. 1965. Vol. 70. P. 3453–3456.

27. El Goresy A., Chao E.C.T. Identification and significance of armalcolite in the Reis glass // Earth Planet. Sci. Lett. 1976. Vol. 30. P. 200–208.

28. Franco R.R., Loewenstein W. Zr from the region of Po os de Caldas // Amer. Mineral. 1948. Vol. 33. P. 142–151.

29. Friel J.J., Harker R.I., Ulmer G.C. Armalcolite stability as a function of pressure and oxygen fugacity // Geochim. Cosmochim. Acta. 1977. Vol. 41. P. 404–410.

30. Grégoire M., Lorand J.P., O’Reilly S.Y., Cottin J.Y. Armalcolite-bearing, Ti-rich metasomatic assemblages in harzburgitic xenoliths from the Kerguelen Islands: Implications for the oceanic mantle budget of high-field strength elements // Geochim. Cosmochim. Acta. 2000. Vol. 64. P. 673–694.

31. Gübelin E.J., Peretti A. Sapphires from Andranondambo mine in SE Madagascar: evidence for metasomatic skarn formation // J. Gemmol. 1997. Vol. 25. P. 453–470.

32. Haggerty S.E. Armalcolite and genetically associated opaque minerals in the lunar samples / Proc. 4th. Lunar Sci. Conf. // Geochim Cosmochim. Acta. 1973. Supp. 4. 1. P. 777–797.

33. Lindsley D.H., Kesson S.E., Hartzman M.J. et al. The stability of armalcolite: Experimental studies in the system MgO–Fe–Ti–O / Proc. 5th. Lunar Sci. Conf. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1974. Vol. 61. Suppl. 1. P. 521–534.

34. Mcdonald I., Howell D.A., Armitage P.E.B. Geochemistry and mineralogy of the Platreef and Critical Zone cumulates of the Northern limb of the Bushveld Complex, South Africa: implications for Bushveld stratigraphy and the development of PGE mineralization // Mineral. Deposita. 2005. Vol. 40. P. 526–549.

35. Murata K.L., Rose H.I., Carron M.K. et al. Systemathic variations of rare earth elements in cerium-rich minerals // Geochim. Cosmochim. Acta. 1957. Vol. 11. P. 141–161.

36. Pedersen A.K. Armalcolite-bearing Fe-Ti oxide assemblages in graphite-equilibrated salic volcanic rocks with native iron from Disko, central west Greenland // Contrib. Mineral. Petrol. 1981. Vol. 77. P. 307–324.

37. Scatena-Wachel D.E., Jones A.P. Primary baddeleyite (ZrO2) in kimberlite from Benfontein, South Africa // Mineral. Mag. 1984. Vol. 48. P. 257–261.

38. Sørensen H. The agpaitic rocks: an overview // Mineral. Mag. 1997. Vol. 61. P. 485–498.

39. Stanin F.T., Taylor L.A. Armalcolite: an oxygen fugacity indicator / Proc. 11th. Lunar Planet. Sci. Conf. // Geochim Cosmochim. Acta. 1980. Suppl. 4 (1). P. 117–124.

40. Steele I.M. Ilmenite and armalcolite in Apollo 17 breccias // Amer. Mineral. 1974. Vol. 59. P. 681–689.

41. Velde D. Armalcolite — Ti-phlogopite — diopside — analcite — bearing lamproites from Smoky Butte, Garfield County, Montana // Amer. Mineral. 1975. Vol. 60. P. 566–573.