CC BY
43
УДК 549:553.81.068.5:551.734.3 (234.83)
АКЦЕССОРНЫЙ ИЛЬМЕНОРУТИЛ ИЗ АЛМАЗСОДЕРЖАЩИХ СРЕДНЕДЕВОНСКИХ ПОРОД ЮЖНОГО ТИМАНА
О. В. Гракова
Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар [email protected]
Представлена минералогическая и геохимическая характеристика акцессорного ильменорутила из алмазоносных отложений Южного Тимана. По результатам микрозондовых исследований сделан вывод о том, что породы асыввожской свиты можно отнести к вторичным россыпям. Формирование ильменорутила происходило в разных условиях, в основном он связан с редкометалльными гранитоидами, но в нем присутствуют элементы-примеси, связанные с карбонатитами.
Ключевые слова; акцессорные минералы, ильменорутил, алмазсодержащие породы.
ACCESSORY ILMEHORUTILE OF DIAMONDIFEROUS MIDDLEDEVONIAN DEPOSITS OF SOUTH TIMAH
O. V. Grakova
Institute of Geology of Komi SC UB RAS, Syktyvkar
The article presents а mineralogical and geochemical characteristic of accessory ilmenorutile diamondiferous deposits of South Timan. According to the results of the micrologging study the author comes to the conclusion, that the rocks of Asyvvoj can be related to secondary deposits. Ilmenorutile formation passed in different conditions, basically it is connected with granitice pegmatites, but there are some admixture elements connected with carbonatites.
Keywords: accessory minerals, ilmenorutile, diamond-bearing rocks.
Вопрос о генезисе алмазсодержащих пород Тимана до сих пор остается предметом острых дискуссий. Наряду с гипотезой о россыпях и промежуточных осадочных коллекторах в последние годы появилась теория о том, что Тиман является территорией проявления атипичной коренной ал-мазоносности и алмазоносность связана не с россыпями, а с коренными месторождениями нетрадиционного туффизитового типа [7]. Изучение морфологии, внутреннего строения и химического состава зерен отдельных индикаторных акцессорных минералов и содержания элементов-примесей может внести ясность в решение этого вопроса. Одним из таких минералов является ильменорутил, который образуется в месторождениях разных генетических типов и, в зависимости от того с каким конкретным генетическим типом связан, имеет те или иные типоморфные особенности, позволяющие использовать его для реконструкции условий формирования вмещающих пород.
В этой работе приводятся данные по ильменорутилу из алмазсодержащих пород Южного Тимана. В лите-
ратурных источниках достоверные находки ильменорутила в указанном районе не отмечались. По ильменору-тиловым рентгенограммам некоторых среднетиманских лейкоксенов [2, 9] ранее было установлено, что химический состав этих минералов из полевошпатовых метасоматитов непостоянен, весьма значительны пределы колебаний основных компонентов, мас. %: БеО - 2.06-8.31; ТЮ2 - 66.18-94.29; Мэ2О5 - 3.56-19.77; У2О5 - 0.52-5.61 [3]. Исследования ильменорутилов из гравелитов Ичетъю показали, что они также имеют переменный состав (РехТ13_3х№э2хО6): БеО - 2.63-7.75; Мэ2О5 - 7.96-23.33; ТЮ2 - 68.90-89.40; МпО и Та2О5 - от сл. до 0.02 % [4]. Описываемый нами ильменорутил является, вероятно, одной из первых находок этого минерала на Южном Тимане.
На юге Тимана алмазсодержащие среднедевонские отложения представлены асыввожской свитой (Б2_3аз). Нижняя ее часть мощностью 5.5 м вскрыта на восточной стенке щебеночного карьера Асыввож в северозападной части возвышенности Джед-жимпарма. Здесь свита сложена песчаниками с прослоями и линзами гра-
велитов и глин. Рассматриваемые породы залегают на песчаниках джед-жимской свиты верхнего рифея и перекрываются четвертичными отложениями. Объектом нашего исследования послужил ильменорутил, выделенный из гравелита, сложенного преимущественно кварцевым гравием средней окатанности в мелкозернистом песчаном заполнителе.
Было установлено, что в разрезе асыввожской свиты породообразующими минералами песчаников являются кварц, полевой шпат, альбит, хлорит и серицит. Анализ шлихов показал, что акцессорные минералы представлены гранатом, цирконом, рутилом, ильменитом, танталитом, корундом, лейкоксеном, анатазом, брукитом, монацитом, ксенотимом, ильменорутилом, турмалином, ставролитом, эпидотом, амфиболом, пиритом, лимонитом, глауконитом, ла-зулитом, самородной медью [1].
Изучение зерен ильменорутила проводилось в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН на сканирующем электронном микроскопе JSM-6400, оснащенном энергодисперсионной приставкой Link ISIS-300 (аналитик
В. Н. Филиппов). Одно из зерен имеет округлую форму, поверхность мел-коямчатая (рис. 1) с наличием царапин, сколов и многочисленных выбоин, что указывает на транспортировку материала. Результаты химического анализа показали, что в составе минерала помимо основных компонентов (ниобия, тантала, титана и железа) присутствуют такие элементы-приме -си, как вольфрам, ванадий, олово, марганец и скандий (табл. 1). На поверхности зерна выделяются оловосодержащие (яркие светло-серые) и ниобийсодержащие (серые) негомогенные бесформенные включения, которые, как правило, встречаются совместно и между ними не наблюдается четких границ. Кроме оловосодержащих и ниобийсодержащих фаз, минерал содержит включения с высоким содержанием ТЮ2 (рутил) (рис. 2).
Рис. 1. Морфология, внутреннее строение зерна ильменорутила из отложений асыввожской свиты
На основании приведенных данных можно сделать вывод о том, что мы имеем дело с распадом ильменорутила. Первичный состав минерала, отмечается в неизмененных светло-серых зонах на поверхности минерала (табл. 1, анализы 1 — 2); кристаллохимическая формула
(Т10,74^е0,09^Ь0,08^П0,04Та°,03^0,01)О2'
В более темных частях (табл. 1, анализы 3—4) при небольшом увеличении содержания ТЮ2 (53.5—55.96 мас. %) и Та205 (от 14.21 до 14.77 мас. %), уменьшается содержание Мэ205 (15.45— 17.52 мас. %) и Бе203 (11.4 мас. %). Содержание Бп02 характеризуется значительно меньшими значениями (от 1.96 до 1.60 мас. %), а по У2О5 заметно увеличение почти в 2 раза (1.41 мас. %).
В процессе распада ильменорутила происходит выделение рутила (табл. 1, анализы 5—6). Содержание ТЮ2 резко повышается и составляет от 85.95 до 90.24 мас. % при довольно низких количествах №э20 3.83—4.91 мас. % и Та205 от 2.23 до 3.37 мас. %. Содержание Бе203 составляет 2.49—4.11 мас. %;
Таблица 1
Химический состав ильменорутила асыввожской свиты Южного Тимана, мас. %
Номер анализа Компоненты
ТІО, №ьО, Та, О, Ре,О, т МпО БпО, 5с,0, \\ю,
1 49.52 19.32 12.71 13.56 0.88 - 4.01 - -
2 49.92 19.46 12.7 13.03 0.87 - 4.02 - -
3 53.5 17.52 14.21 11.4 1.41 - 1.96 - -
4 55.96 15.45 14.77 11.39 0.83 - 1.6 - -
5 85.95 4.91 3.37 4. II 0.77 - 0.89 - -
6 90.24 3.83 2.23 2.49 1.14 - 0.07 - -
7 24.06 36.66 15.35 11.63 0.47 2.8 9.03 - -
8 26.99 39.84 6.29 13.19 0.52 3.18 9.99 - -
9 15.62 4.16 3.99 2.82 0.1 - 73.31 — —
10 15.19 13.4 7.75 4.99 - 0.82 57.19 - 0.66
11 7.55 3.16 3.63 1.8 - 0.17 83.04 - 0.65
12 15.02 42.67 9.3 15.11 0.5 3.73 3.8 0.73 9.14
13 19.32 40.84 9.42 14.37 - 3,65 1.93 0,11 10.36
14 13.19 45.51 9.7 16.76 - 3.43 2.32 - 9.09
15 27.79 31.49 10.44 13.87 0.38 2.26 2.35 - 11.42
16 8.44 46.14 8.86 17.94 - 3.66 2.57 - 12.39
17 14.01 47.17 8.95 15.56 - 3.37 2.29 - 8.65
Примечание. Пояснения в тексте.
и Бп02 от 0.07 до 0.89 мас. %. Примесь У2О5 находится в пределах от 0.77 до 1.14 мас. %. Появляются оловосодержащие образования (табл. 1, анализы 9—11), в которых содержание Бп02 характеризуется величинами от 57.19 до 83.04 мас. %; Мп0 (0.17—0.82 мас. %) и ^03 (0.65—0.66 мас. %) и ниобийсодержащие фазы (табл. 1, анализы 7, 8, 12—17): содержание №э20 здесь составляет от 31.49 до 47.17 мас. %; Мп0 — 2.26—3.73 мас. %;Ж>3—8.65—12.39 мас. %). Таким образом, можно сделать вывод о том, что на пути из коренного источника в алмазсодержащие девонские россыпи химический состав устойчивого в гипергенезе ильменорутила очищается от примесей (№э, Бп) за счет избирательного растворения или механического удаления [10].
Составы ильменорутила из различных типов месторождений отличаются величиной соотношений главных минералообразующих компонентов (№э205+Та205)/ТЮ2; Та205/№э205 и наличием определенных элементов-примесей [8]. Геохимические данные (табл. 2) свидетельствуют о том, что в породах асыввожской свиты присутствует ильменорутил, характерный для гранитных пегматитов, величина соотношения (№э205+Та205)/ТЮ2 в которых меняется от 0.54 до 0.65. По Та205/№э205 отношению его можно отнести к ильменорутилу берилл-ко-лумбитовых альбитизированных гранитных пегматитов.
Содержание элементов-примесей в минералах группы ильменорутила также зависит от их генезиса. Так, ильменорутилы из карбонатитов характеризуются повышенным содер-
жанием У (У205 до 5 мас. % — ванадиевый ильменорутил), ильменорутилы из пегматитов и гранитов содержат Бп [8]. Наиболее высокие концентрации ванадия также были установлены в ильменорутилах из полевошпатовых метасоматитов на Среднем Тимане [3]. Микрозондовый анализ ильменорутила из среднедевонских отложений асыввожской свиты показал, что содержание в них У205 достигает 1.41 мас. %, а содержание Бп02 — 4.02 мас. %, а также происходит выделение оловосодержащих образований (с содержанием Бп02 до 83.04 мас. %).
По химическому составу ильменорутил с высоким содержанием ниобия близок к ильменорутилам, установленным Д. Н. Литошко в прото-лочках из кварц-мусковитовых грей-зенов с эпидотом и бериллом на Ма-лопатокском проявлении (Приполярный Урал), мас. %: Бе0 — 7.56; Мп0 — 0.15; Са0 — 0.03; №>205 — 46.64; Та205 — 1.51; ^03 — 0.15; Бп02 — 1.21; ТЮ2 — 70.71; кристаллохимическая формула (Т10,75№э0Д5Ре0,098п0,01)О2 [5]. Образование вольфрамоносного рутила связано с поздними гидротермальными растворами и образованием вольфрамоносных жил с золо-
Таблица 2
Индикаторные отношения главных компонентов первичного состава льменорутила из пород асыввожской свиты
Номер анализа, пояснения в тексте.
ч.
— 1 Им Р1 101
^01. 2 0 к и XII. 000 ЕИН
■к ^ А
1
иЕО!. — П 1.0 1 2 0 К и X 5 . 0 0 0 ВШ
Рис. 2. Микровключения и элементы-примеси в ильменорутиле из пород асыввожской свиты (светло-серые включения —
оловосодержащие, серые — ниобийсодержащие)
том [6]. Повышение потенциала Т1 может быть обусловлено его мобилизацией из вмещающих пород при развитии метасоматических процессов [8].
Таким образом, можно сделать вывод о том, что алмазоносные среднедевонские отложения Южного Тимана являются первично осадочными терригенными породами, прошедшими стадию корообразования, сопровождающуюся метасоматичес-кими преобразованиями. Типомор-фные парагенные ассоциации и химический состав ильменорутила показали, что его формирование может быть связано с условиями образования редкометалльных гранитоидов и, возможно, карбонатитов.
Автор выражает благодарность
A. М. Пыстину, Ю. И. Пыстиной и
B. Н. Филиппову за помощь и ценные советы.
Литература
1. Гракова О. В. Минералогическая характеристика алмазоносных терригенных отложений асыввожской свиты Южного Тимана // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Материалы 18-й научной конференции. Сыктывкар: Геопринт, 2009.
С. 35—38. 2. Кочетков О. С. Акцессорные минералы в древних толщах Тимана и Канина. Л.: Наука, 1967. 119 с. 3. Лихачев В. В. Редкометальность бокситоносной коры выветривания Среднего Тимана. Сыктывкар: Коми научный центр УрО Российской академии наук, 1993. 224 с. 4. Макеев
А. Б., Дудар В. А. Минералогия алмазов Тимана. СПб.: Наука, 2001. 336 с. 5. Минералогия Урала. Оксиды и гидрооксиды. В 2 ч. Ч. 1. Миасс—Екате-ринбург, 2000. 311 с. 6. Осовецкий Б. М. Типохимизм шлиховых минералов: Справочник. Пермь: Изд-во Перм. Ун-та, 2001. 244 с. 7. Рыбаль-
ченко А. Я., Рыбальченко Т. М., Силаев
В. И. Комментарии к некоторым традиционным заблуждениям в генетических оценках алмазных месторождений уральского типа / / Петрология и минералогия севера Урала и Тимана. Сыктывкар, 2010. № 6. С. 92—113. (Тр. Института геологии Коми научного центра УрО Российской АН. Вып. 127). 8. Типоморфизм минералов: Справочник / Под ред. Л. В. Чернышевой. М.: Недра, 1989. 560 с. 9. Швецова И. В., Степаненко В. И., Лихачев В. В. Ильменорутиловый лей-коксен // Минераловедение и мине-ралогенезис: Минералогический сборник № 19. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 1988. С. 65—69. (Тр. Института геол. Коми НЦ УрО АН СССР. Вып. 66). 10. Юдович Я. Э, Кетрис М. П. Минеральные индикаторы литогенеза. Сыктывкар: Геопринт, 2008. 564 с.
Рецензент к. г.-м. н. Н. Ю. Никулова
