Минералы щелочно-карбонатных метасоматитов

(рудопроявление Б. Турупья, Северный Урал)

Удоратина О. В.

Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, udoratina@geo.komisc.ru

На севере Урала (в истоках рек Б. Турупья, М. Туяхланья) известно комплексное (Be-Тa-Nb-TR) рудопроявление. Руды представлены минералами бериллия (гентгельвин, эвклаз и фенакит), ниобия и тантала (в основном колумбит (Fe-колумбит, Mn-колумбит), фергусонит, пирохлор), редких земель (бастнезит).

За всю историю его исследования делались различные предположения о генезисе рудоносных пород. Породы несущие оруденение сопоставлялись с формацией карбонатитов и щелочных метасоматитов. Или относились к формации щелочных метасоматитов, но при этом отмечалось, что породы имеют комплекс переходных признаков, сближающих их с карбонатитами [1]. Присутствие карбонатных пород, форма тел и рудные минеральные ассоциации, во многом характерные для карбонатитов привели исследователей именно к такому выводу. Существующая неоднозначность формационного положения, связана, как нам кажется, с развитием щелочного (Na) процесса по неоднородному субстрату, а именно по карбонатным линзам и вмещающим их карбонатсодержащим хлорит-серицитовым сланцам.

Полученные на сегодняшний день данные в основном изотопно-геохимические (Rb-Sr, Sm-Nd) и геохимические (REE, Ba, Sr и др.) по спорным карбонатным породам, микрозондовые по составам руд, при отсутствии типичных для карбонатитов минеральных ассоциаций как нам кажется, однозначно отвергают карбонатитовую природу пород [4]. Кроме того, после детального изучения пород стало ясно, что наиболее минерализованные зоны связаны с альбитизированными и окварцованными хлорит-серицитовыми сланцами, а не с карбонатными породами.

Рудопроявление состоит из трех участков, располагается в пределах центральной части Ляпинского мегантиклинория и приурочено к Турупьинской кольцевой структуре.

Щелочно-карбонатные породы слагают линзообразные тела, залегающие среди терригенно-глинистых пород (O₂pl), метаморфизованных в эпидот-хлоритовой субфации зеленосланцевой фации. Протяженность рудных тел составляет до 1800 м при общем субмеридиональном простирании трех рудных участков на 6 км и ширине до 150 м. Поведение на глубину остается неясным. В непосредственной близости от этой зоны наблюдаются небольшие тела гранодиоритов, основных и ультраосновных пород.

Это сложные щелочно-карбонатные ассоциации пород, альбит-карбонат-кварцевые. Выделяется два типа, различающихся по вещественному составу и текстурно-структурным характеристикам. Гипсометрически выше располагаются обохренные кавернозные кварц-альбитовые образования с незначительной примесью карбоната или без него (тип 1). В долине обнажаются щелочно-карбонатные, карбонатитоподобные породы с содержанием карбонатной составляющей до 80-90 об. % (тип 2). Превышение составляет около 200 м. Присутствующие разновидности альбитизированных и карбонатизированных сланцев занимают промежуточное положение между щелочно-карбонатными (карбонатитоподобными) и альбит-кварц-карбонатсодержащими образованиями, а также служат вмещающими для них породами. В протолочках, выделенных из пород наиболее минерализованных зон (альбитизированных и окварцованных хлорит-серицитовых сланцев), обнаружены биотит, эгирин, эпидот, хлорит, циркон, гранат, апатит, пирохлор, колумбит, ильменорутил, редкоземельный карбонат (бастнезит), сфалерит, галенит, гентгельвин и другие.

В шлифах наблюдается развитие реликтовых и новообразованных минеральных ассоциаций, указывающих на переотложение карбонатного вещества ассоциирующего с кварцем. Альбитизированные и карбонатизированные хлорит-серицитовые сланцы и метаамфиболиты занимают промежуточное положение между щелочно-карбонатными (карбонатитоподобными) и альбит-кварц-карбонатсодержащими образованиями. Доля новообразованных минералов в них достигает 50-60 об. %.

Получены первые данные по составам рудных минералов. Из альбитизированных и карбонатизированных сланцев нами были выделены рудные минеральные ассоциации и проанализированы ильменорутил, фергусонит, колумбит (Fe-колумбит и Mn-колумбит), гентгельвин и другие. Все тантало-ниобаты мелкодисперсны, наблюдается также развитие их фаз в матрице породообразующих и акцессорных минералов. Минерализация развивается совместно с альбитизацией и карбонатизацией (переотложение карбонатов). Химический состав минералов получен в результате микрозондовых исследований произведенных на энергодисперсионных аналитических приставках Link AN-10000/85s и 95s в ИЭМ РАН (г. Черноголовка).

Породообразующие минералы альбитизированных и окварцованных зеленых сланцев представлены хлоритом, серицитом, актинолитом, альбитом и кварцем.

Альбит. Наблюдается несколько генераций альбита, он вместе с кварцем формирует основную микрогранобластовую структуру основной массы лейкократовых полос в сланцах, и также наблюдается в виде пойкилитовых включений совместно с тантало-ниобатами в гентгельвине. Такое положение альбита по отношению к гентгельвину однозначно свидетельствует о более позднем или близкоодновременном развитии бериллиевой и танталониобиевой минерализации.

Хлорит наряду с серицитом является основным минералом исследуемых пород. Наблюдаются единичные листочки эгирина. Химические составы породообразующих темноцветных минералов требуют дальнейших исследований.

Акцессорные и рудные минералы представлены широким спектром минералов титана, бериллия, ниобия и тантала, цинка и редких земель.

Апатит наблюдается в сланцах в виде образований неправильной, близкой к изометричной формы (10´10 до 10´50 мкм), и является более поздним по времени минералом, растущим, раздвигая рудную (магнетитовую) пыль. Апатит представлен F-апатитом, содержание фтора составляет от 2.7 до 4.3 мас. %. В некоторых апатитах наблюдается содержание WO₃ до 2 мас. %.

Циркон представлен малаконом ассоциирующим с хлоритом и колумбитом, наблюдается в форме мелкодисперсных (микронных) цепочечных скоплений неправильной формы рассеянных в хлорите и занимающих в нем значительные участки. Его химический состав характеризуется варьирующим содержанием ZrO₂ (47√67), постоянным присутствием HfO₂ (0.7√1.7) и ThO₂ (0.1√1.5). По агрегату зерен малакона развивается колумбит (!).

Минералы ниобия и тантала.

Фергусонит (единичные находки) наблюдается в матрице породообразующей слюды (серицита). Развитие фергусонита шло по плоскостям спайности и тонкой сети прожилок в слюде. Развитие минералов тантала и ниобия по отношению к породообразующей слюде является либо близкоодновременным, либо более поздним. Содержание (мас. %) Nb₂O₅ в фергусоните составляет 50, Та₂O₅ достигает 9, а содержание Y₂O₃ варьирует от 15 до 30. Наблюдается содержание тяжелых редких земель (Dy, Er, Yb) в сумме достигающих 8 мас %.

Колумбит представлен Fe-колумбитом и Mn-колумбитом, химические составы приведены в работе автора [5]. Минерал наблюдается в породе в виде мелкодисперсной сыпи (на уровне 10 мкм) и образует изометричные по форме выделения, формирующие цепочки и сгущения. Fe-колумбит и Mn-колумбит встречаются совместно в образцах, что говорит о разновременных генерациях этого минерала. Минералы характеризуются различными содержаниями железа для Fe- колумбита и марганца для Mn-колумбита. Содержание (мас. %) FeO в Fe-колумбитах достигает 18 (при содержании MnO равном 2), а содержание MnO в Mn-колумбитах достигает 15 (при вариациях содержания FeO от 4 до 8). Содержание Nb₂O₅ в обеих разностях находится на уровне 70 мас. %. Содержание же Та₂O₅ напротив широко варьирует от 3 до 5 мас. % в Mn-колумбите достигая 6 и даже 16 мас. % в Fe-колумбите. Отношение Та₂O₅/Nb₂O₅ составляет в среднем 1:10 в Mn-колумбите и сильно варьирует от 1:22 до 1:4 в Fe-колумбите. Учитывая, что более поздние генерации богаче танталом, следует признать более поздним Fe- колумбит, что обусловлено повышением активности кислорода и сменой щелочных условий минералообразования более кислыми.

Минералы бериллия. Акцессорные бериллиевые минералы представлены гентгельвином и фенакитом в альбититах, эвклазом в щелочно-карбонатных породах. Диагностика минералов проведена оптическими методами, подтверждена ренгенометрическим и лазерным микроспектральным анализами [2]. Из минералов бериллия химические составы есть только для гентгельвина. Гентгельвин образует порфиробластические зерна со многими минеральными включениями породообразующих и акцессорных минералов. Характеризуется содержанием (мас. %) SiO₂ 27√40, количество FeO составляет 4.5√6.5, MnO находится на уровне 7, содержание ZnO варьирует от 25 до 42, а SO₃13 до 22.

Минералы титана. Из титановых минералов отмечены силикаты и сложные оксиды: титанит, ильменит, ильменорутил, агрегат титановых минералов (ильменорутила и псевдорутила) обнаружен в матрице слюды. На основе титановых минералов происходит усложнение структуры с вхождением в их решетку Nb, Pb, Zn, Sr. Отмечается взаимодействие нескольких фаз, когда сложно определить последовательность образования минералов: формирование фаз рутила и фаз цинк-свинец-стронцийсодержащего минерала (похожего по составу на редкий минерал √ ландауит (NaMnZn₂Fe₃Ti₁₅O₃₈)) совместно с развитием титановых минералов, в частности титанита.

Редкоземельные минералы представлены фосфатами и карбонатами.

Цериевый минерал образует тончайшие игольчатые выделения в альбите, характеризуется суммарным содержанием редких земель (La, Ce, Pr, Nd, Sm) достигающим 50 мас. %. Возможно, что это монацит (CePO₄), однако, учитывая присутствие Si, Al, Fe, Ca, возможно, что это минерал группы рабдофанита √ силикорабдофанит.

Карбонаты представлены кальцитом и доломитом. Наблюдается присутствие карбонатов Zn и Pb. Кроме того, наблюдается бастнезит, содержание редкоземельных элементов в котором достигает 40 мас. %

Магнетит является типичным рудным минералом этих пород, он наблюдается как в виде крупных (100´100 мкм) хорошо ограненных кристаллов, так и виде рудной мелкой сыпи без каких либо кристаллографических очертаний.

Генезис оруденения, как и генезис пород несущих оруденение даже на сегодняшний день остается проблематичным. Учитывая широкое распространение карбонатных фаций, эти породы имеют комплекс переходных признаков, сближающих их с карбонатитами. Подобные переходные образования давно известны на Южном Урале, Енисейском кряже и Украинском кристаллическом щите. С другой стороны, присутствует ряд признаков, сближающих данные образования с грейзенизированными карбонатами известных бериллиевых месторождений Приморья. Учитывая имеющиеся неоднозначные данные, исследуемые образования можно соотнести с достаточно спорной единой формацией карбонатитов и щелочных метасоматитов в понимании В. С. Самойлова [3] и других.

Литература

1. Калиновский А.В., Суханов Н.В. Щелочно-карбонатные редкометальные метасоматиты на севере Урала // Рудоносные, рудные и нерудные формации Урала// Информ. материалы. Свердловск, 1985. С. 90√91.

2. Калиновский А.В., Попова Т.Н., Каликов В.Н. Эвклаз-фенакит-гентгельвиновая минеральная ассоциация в метасоматических проявлениях на севере Урала // Новые и малоизученные минеральные ассоциации Урала. Информ. материалы. Свердловск. 1986. С. 61√62.

3. Самойлов В.С. Геохимия карбонатитов. М.: Наука, 1984. 191с.

4. Удоратина О.В. (Be-Nb-Ta-REE) комплексные руды щелочно-карбонатных метасоматитов (Северный Урал) // Благородные и редкие металлы Сибири и Дальнего Востока: рудообразующие системы месторождений комплексных и нетрадиционных типов руд: Материалы научной конференции (Иркутск, 3√7 октября 2005 г.) √ Иркутск, Издательство Института географии СО РАН, 2005. Т. 2. С. 87√90.

5. Удоратина О.В. Колумбиты рудопроявления Большая Турупья (Северный Урал) // Теория, история, философия и практика минералогии: Материалы IV Международного минералогического семинара. Сыктывкар: Геопринт, 2006. С. 197√199.