Эндемичные минералы месторождений-гигантов
как продукты геокатализа и индикаторы
высокопродуктивных рудогенерирующих процессов
Хомяков А.П.
ИМГРЭ
Дается минералогическое обоснование нового для теории рудогенеза положения о ключевой роли природного катализа в формировании месторождений-гигантов (Хомяков, 2004). Обсуждается вопрос о том, являются ли процессы формирования гигантских месторождений экстремальным проявлением обычных рудообразующих процессов или они представляют собой особый класс процессов (Рундквист, 1996). Из двух указанных альтернатив вторая представляется нам более глубоко обоснованной фактическим материалом и, в частности, данными по типоморфизму минералов, образующихся в необычных физико-химических условиях (Хомяков, 2002). Особый интерес в этом плане представляют минералы-эндемики, известные лишь в единичных месторождениях, где они нередко являются породообразующими или выступают в роли главных носителей полезных компонентов в нетрадиционных типах минерального сырья. Среди примеров можно указать на Ловозерский и Илимауссакский массивы агпаитовой формации с их лопаритовыми, ловозерит-мурманитовыми и науяказит-стенструпиновыми луявритами, в которых сосредоточены практически неисчерпаемые запасы редких и радиоактивных элементов, а также на обогащенные натритом нефелиновые сиениты Хибинского массива, представляющие собой новый перспективный тип месторождений природной соды.
Месторождения-гиганты заметно превосходят рядовые месторождения тех же видов полезных ископаемых по общему числу минералов и степени их эндемичности. Так, из примерно 600 минеральных видов, описанных к настоящему времени в щелочных массивах Хибино-Ловозерского комплекса, около 100 являются эндемичными, не известными за пределами данных массивов или встреченными в виде редкостей еще только в одном-двух массивах. Многие минералы-эндемики со строго ограниченными ареалами распространения, такие как ферсманит (Ca,Na)4(Ti,Nb)2Si2O11(F,OH)2 (Хибины) или науяказит Na6(Fe,Mn)Al4Si8O26 (Илимауссак), не содержат каких-либо особых химических элементов. Их эндемичность обусловлена участием в процессах породо- и рудообразования некоторых элементов, не входящих в состав рассматриваемых минералов, но активно участвующих в указанных процессах в качестве природных катализаторов или ингибиторов. Об этом свидетельствует, в частности, тот факт, что большинство давно выявленных минералов-эндемиков не имеют искусственных аналогов несмотря на то, что фазовые диаграммы с полями соответствующих составов детально изучены в лабораторных условиях. На основе результатов выполненных автором палеоминералогических реконструкций продемонстрирована каталитическая роль фосфора и ингибирующая ─ калия в происхождении мурманита, уссингита и науяказита, являющихся породо- и рудообразующими минералами-эндемиками в наиболее высокопродуктивных щелочных комплексах (Khomyakov et al., 2001).
Формирование месторождений-гигантов сопровождается существенным преобразованием химизма исходного субстрата в объемах земной коры, превышающих 102-103 куб. км, что находится в противоречии с представлениями о неограниченной буферной емкости пород литосферы. Это подводит нас к мысли, что не только эндемичные минералы сверхкрупных месторождений, но и сами эти месторождения являются продуктами геокатализа или процессов рудообразования с широким участием каталитических реакций, обеспечивающих возможность преодоления буферной емкости вмещающих толщ и тем самым реализацию условий саморазвития масштабных рудогенерирующих процессов (Хомяков, 2004). На наш взгляд именно каталигенная природа принципиально отличает сверхкрупные месторождения от рядовых аналогов, формирующихся в условиях дефицита катализаторов или при активной роли ингибиторов, тормозящих развитие масштабных процессов.
В основе геокатализа лежат те же закономерности, что и в основе химических технологий, использующих катализаторы для повышения скорости реакций и предпочтительного образования определенного продукта из ряда возможных. Аналогичные закономерности лежат в основе биокатализа, регулирующего скорость обмена веществ в живых клетках специальными белками ─ ферментами. Биокатализ отличается исключительной эффективностью (увеличение скорости реакции в 1010-1013 раз) и специфичностью, что обусловлено особой пространственной структурой молекул ферментов. Весьма неординарными, во многих чертах не согласующимися с законами классической кристаллохимии, являются и атомные постройки многих эндемичных минералов. Тесная связь минералов-эндемиков с гигантскими месторождениями разнообразных видов полезных ископаемых, определяющими структуру национальных экономик многих стран, выдвигает задачу их всестороннего изучения в разряд фундаментальных проблем минералогии и сопредельных наук.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 02-05-64152).
Рундквист Д.В. 1-й международный симпозиум Крупные и уникальные месторождения редких и благородных металлов (проблемы генезиса и освоения). Санкт-Петербург, 1996. С. 11-12.
Хомяков А.П. Новые идеи и концепции в минералогии. Материалы III Международного минералогического семинара. Сыктывкар: Геопринт, 2002. С. 232-233.
Хомяков А.П. "Минералогия во всем пространстве сего слова". Санкт-Петербург, 2004. С. 234-235.
Khomyakov A.P., Soerensen H., Petersen O.V., Bailey J.C. Geology of Greenland Survey Bullettin, 2001, Vol. 190. P. 95-108.