Современные возможности использования монацита как индикатора физико-химических особенностей петрогенеза
Колонин Г.Р.*, Кандинов М.Н. **, Колмогоров Ю.П. *, Никандров С.Н.****,. Палесский С.В *,. Попов В.А ***, Репина С.А. ***,. Федорин М.А *,
Широносова Г.П. *
*Институт геологии и минералогии СО РАН, Новосибирск, kolon@uiggm.nsc.ru
**Государственный геологический музей им. В.И. Вернадского РАН, Москва
***Институт минералогии УрО РАН, Миасс
****Ильменский государственный заповедник, УрО РАН
Около полувека назад Тугариновым и Вайнштейном (1959) было предложено использовать монацит как важный петрохимический индикатор среды гранитообразования, что нашло широкое подтверждение в последующих работах российской геохимической школы (Бородин, Ляхович, Минеев и др.). Более редко этот минерал проявляется в условиях формирования месторождений, генетически связанных с щелочным магматизмом, свидетельствуя как о широком рассеянии РЗЭ в апатите, так и образовании ими своеобразных минералов и парагенезисов (Семенов, Попов и др.). Необходимо подчеркнуть, что ряд авторов (Динс, ╚Карбонатиты╩, ╚Мир╩, 1969; Ляхович и Ганзеев, 1996) обратили внимание на обедненность монацита, формирующегося в щелочных обстановках, тяжелыми лантанидами и Y. Наиболее полные сведения в этом отношении имеются в ряде монографий Семенова (1963, 1969, 1977, 2000), где выделены и другие важные типохимические особенности монацитов из пород щелочного ряда и их отличие от монацита из гранитоидных пород и их пегматитов. Например, для светло-желтого (до белого) монацита из щелочного массива Илимаусак (Юж. Гренландия) им было обнаружено, что редкие земли ╚более чем на 80% представлены лишь лантаном и церием, причем наблюдается необычно высокое для этого минерала соотношения La/Ce > 1 и La/Nd > 3 √ 4. По данным хроматографии установлен следующий состав лантаноидов в монаците: La40,9Ce31,1Nd17,6Sm0,3╩ [3, стр.39].
В монографии [4] этот же автор приводит дополнительные типохимические особенности монацита из пегматитов, микроклинитов, а также гидротермальных жил с баритом, Mn-кальцитом и рибекитом, представляемых как дериваты сиенитов Пакканаду и Самалпатти, Юж. Индия. На основании данных, воспроизводимымых нами в Табл. 1, Е.И. Семенов рассчитал примерное отношение в них La:Nd:Sm = 2:1:0.05, существенно отличающееся от отношения 0.8:1:0.5 для бурых монацитов из гранитных мусковитовых пегматитов Курумбапатти. В то же время оно весьма близко к отношению 2.2:1:0.02, которое мы получили из пересчета приведенной выше лантанидной составляющей этого минерала из Илимаусака.
Современные аналитические методы анализа на редкие элементы открывают новые возможности использования эволюции состава РЗЭ в монаците а также в парагенных с ним алланите, апатите и др. минералах как индикаторов и РТХ-условий, и общей направленности магматических и метаморфических процессов. Например, еще 15 лет назад в работе Yurimotoetal. (1990) большой разрыв в содержаниях Nd и Sm в нормированных спектрах РЗЭ образцов монацита из биотит-мусковитовых и турмалиновых гранитов Южной Дакоты (США) был представлен как результат проявления тетрад-эффекта при фракционировании РЗЭ в ходе их кристаллизации. Smithetal (2000) при интерпретации генезиса крупного Fe-REE-Nb-месторождения Баян-Обо (Китай) карбонатитового типа использовали характер изменения отношения La/Nd в монаците, образовавшемся на разных стадиях постмагматического процесса. Болонин и Никифоров (2004) описали особенности и состав Th-содержащего монацита из карбонатитов Карасугского месторождения в Туве. Особенно хотелось бы отметить впечатляющую с методической точки зрения работу Pyle & Spear (2003), изучивших состав четырех генераций монацита, соответствующих различным Р, Т и другим условиям образования мигматитовых гнейсов Нью-Гемшира (США).
Разнообразие монацит-содержащих парагенезисов, установленных как для района Ильменского заповедника и Вишневых гор, так и для Полярного Урала и Тимана, позволяют рассматривать этот регион как благоприятный полигон для освоения возможностей современных методов физико-химического анализа для выявления типохимических особенностей монацита разного генезиса и сопоставления их с литературными данными. Наиболее важной и системной задачей представляется изучение монацитов, приуроченных к различным парагенезисам и зонам гранитных и миаскитовых пегматитов. Другая возможная задача √ интерпретация химического состава монацита и физико-химические условий его образования на поздних стадиях формирования месторождений пьезооптического кварца Приполярного Урала, где РЗЭ-минерализация может быть представлена как монацитом (Суворова, 2001), так и сложным РЗЭ-Al-гидрофосфатом √ флоренситом. Отдельного внимания также заслуживает изученное Юдовичем с соавторами (2001) масштабное гидротермальное концентрирование РЗЭ в зоне межформационного контакта докембрийского и палеозойского комплексов на хребте Малдынырд (Полярный Урал) с присутствующим в ней монацитом и другими редкоземельными минералами.
В таблице 2 в качестве первого результата проведенных исследований представлены результаты семи анализов монацитов Урала, выполненных в последнее время методом РФА-СИ в Центре синхротронного излучения ИЯФ СО РАН (Новосибирск). В эту группу образцов были добавлен также полученный от И.В. Швецовой (ИГ КНЦ УрО РАН, Сыктывкар) богатый Eu монацит (куларит) метаморфогенного генезиса (Тиманский кряж), и образец 43059 из района Акчатау, Казахстан. Методика выполнения анализов на РЗЭ и сопутствующие элементы изложена в работе [5].
Уже по этим предварительным данным можно выделить несколько групп монацитов, отличающихся по соотношениям различных РЗ и редких элементов. В частности, образцы КО22 и КО17 отличаются высокими содержаниями La при низких Pr, Nd и особенно Y. Монациты КО27 (м-ние Желанное) и КО28 (Тиман) можно отнести к Eu-разновидности минерала из-за аномально высокого содержания этого элемента (свыше 2%). Обратим также внимание на выявленные для них максимально высокие концентрации Nd, Sm и Gd. Наконец, образцы КО23, КО24 и КО29 резко обогащены Th и Zr, а также Rb. В то же время в последнем из них, как и в обр. КО19, присутствует около 6% Y. Несколько неожиданно, что особым сходством по содержанию практически всех изученных элементов обладают казалось бы генетически разные монациты КО22 (Вишневые горы) и КО17 (Акчатау).
В заключение подчеркнем, что для полноты картины было бы крайне желательно доизучение современными методами своеобразных по своему парагенезису монацитов, описанных в свое время Беловым (1937) для района оз. Булдым (Вишневые горы) и Свяжиным (см. ссылку [1]) для Мочалина лога (Потанины Горы). Главной же задачей остается детальное исследование состава и особенностей монацитов, имеющихся в Естественно-научном музее Ильменского государственного заповедника и в рабочих коллекциях сотрудников ИМин УрО РАН.
Работа выполняется при поддержке РФФИ, грант ╧ 04-05-64370.
Литература
1. Кобяшев Ю.С., Макагонов Е.П., Никандров С.Н. Минералы Вишневых и Потаниных гор.Миасс: УрО РАН, 1998. 80 с.
2. Кобяшев Ю.С., Никандров С.Н., Вализер П.М. Минералы Ильменских гор. Миасс: УрО РАН, 2000. 118 с.
3. Семенов Е.И. Минералогия щелочного массива Илимаусак. М.: Наука, 1969. 166 с.
4. Семенов Е.И. Типоморфизм минералов щелочных массивов. М.: Недра, 1977. 120 с.
5. Phedorin M.A., Bobrov V.A., Goldberg E.L et al. SR-XFA as a method of choice in the search of signals of changing palaeoclimates in the sediments of Lake Baikal, compared to INAA and ICP-MS // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2000. V. A448. ╧1-2. P. 394-399.
Таблица 1
Состав лантанидов в монацитах Индии (∑Ln ≈ 100%) по данным [4]
Местонахождение | La | Ce | Pr | Nd | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | ∑РЗЭ,% |
Пакканаду | 34,9 | 50,0 | 3,3 | 11,4 | 0,4 | − | − | − | − | − |
Самалпатти | 28,8 | 48,0 | 4,8 | 17,4 | 0,8 | 0,2 | − | − | − | 69,08 |
Курумбапатти | 14,8 | 39,4 | 4,6 | 17,3 | 11,3 | − | 11,0 | 0,8 | 1,7 | 54,53 |
Тривандрум | 17,2 | 48,0 | 6,1 | 18,8 | 5,0 | − | 2,0 | − | 2,7 | 28,29 |
Таблица 2.
Результаты РФА-анализа на РЗ и другие элементы образцов уральских монацитов разного генезиса
╧ анализа | ╧ образца | La | Ce | Pr | Nd | Sm | Eu | Gd | Er | Y |
KO19 Синарка* | 37758 | 78691 | 129843 | 15144 | 45624 | 7464 | 381 | 5076 | 1322 | 6488 |
KO22 Вишневые* | 53495 | 109128 | 122794 | 9832 | 22850 | 1687 | 187 | 520 | 110 | 468 |
KO23 Ильмены1* | 37756 | 79577 | 122064 | 12133 | 31372 | 3543 | 264 | 1891 | 508 | 1968 |
KO24 Ильмены2* | 37757 | 50705 | 132416 | 19700 | 55552 | 7938 | 7 | 2888 | 349 | 2975 |
KO27 Желаное | 2592 | 70897 | 114513 | 17883 | 59732 | 10927 | 2454 | 6623 | 287 | 1818 |
KO28 Тиман | 5113 | 54816 | 122413 | 19208 | 66766 | 11968 | 2292 | 6164 | 283 | 2115 |
KO29 Копь 298 | 298/165 | 55187 | 133198 | 17896 | 53888 | 7824 | 8 | 4486 | 885 | 5796 |
KO17 Акчатау* | 43059 | 113237 | 128538 | 9366 | 19388 | 2600 | 0 | 1054 | 256 | 484 |
| | Rb | Sr | Th | U | Ti | Zr | Nb | Sb | |
KO19 Синарка* | 37758 | 99 | 175 | 52308 | 1738 | | 1669 | | | |
KO22 Вишневые* | 53495 | 82 | 514 | 23750 | 22 | | 296 | | | |
KO23 Ильмены1* | 37756 | 295 | 365 | 116252 | 177 | | 1389 | | | |
KO24 Ильмены2* | 37757 | 293 | 228 | 118344 | 1324 | | 1532 | | | |
KO27 Желанное | 2592 | 30 | 529 | 8669 | 65 | | 315 | | 106 | |
KO28 Тиман | 5113 | 27 | 1053 | 3625 | 790 | 1713 | 296 | 96 | | |
KO29 Копь 298 | 298/165 | 252 | 229 | 94358 | 903 | | 1174 | | | |
KO17 Акчатау** | 43059 | 81 | 191 | 29341 | 326 | | 365 | | | |
Примечания:1) Жирным шрифтом отмечены наиболее высокие содержания РЗ и других элементов в оответствующих монацитах.
2) Звездочками обозначены образцы из коллекции Музея истории Земли им. Вернадского, двойной звездочкой √ образец монацита из р-на Акчатау (Казахстан).
зеркало на сайте "Все о геологии"
зеркало на сайте "Все о геологии"