CC BY
99
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2011 Геология Вып. 4 (13)
МИНЕРАЛОГИЯ, КРИСТАЛЛОГРАФИЯ
УДК 553.041(470.531/342)
Куларит Вятско-Камской впадины
Б.М.Осовецкий, И.А. Меньшикова
Пермский государственный национальный исследовательский университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15. E-mail: [email protected]
(Статья поступила в редакцию 5 сентября 2011 г.)
Приведены новые данные о редкоземельных минералах территории Вятско-Камской впадины. Основное внимание уделено вновь обнаруженному минералу-носителю редких земель - кулариту (аутигенной разновидности монацита). Отмечены морфологические особенности куларита по данным электронномикроскопических исследований, изучен его химический состав с применением микрозондового анализа. Проанализированы минерагенические аспекты редкоземельной минерализации данного района.
Ключевые слова: Вятско-Камская впадина, аллювий, редкие земли, куларит, монацит, электронная микроскопия, микрозондовый анализ.
Введение
Важной особенностью минерагении осадочного чехла Вятско-Камской впадины является повсеместное присутствие редкоземельных минералов [10, 11]. Главным минералом-носителем редких земель до сих пор считался монацит. Он встречается по всему разрезу мезокайнозойских отложений впадины и достигает наибольших концентраций (до 25 г/м3) в прибрежно-озерных мелкозернистых алеври-тистых песках средней юры, а также в аналогичных по гранулометрическому составу прибрежно-морских осадках верхней юры и нижнего мела. В этих отложениях монацит представлен зернами размером обычно менее 0,1 мм.
Кроме того, монацит может накапливаться в русловых грубообломочных отложениях современных рек, где его концентрация в среднем на порядок ниже, чем в юрских мелкозернистых алеврити-стых песках. В отдельных прослоях и линзах валунно-галечного аллювия они превышают 10 мг/м3. Зерна монацита в
русловых осадках значительно крупнее (до 1 мм).
Формирование повышенных концентраций монацита в условиях резко различной динамики водного потока обусловлено благоприятными факторами для проявления двух механизмов концентрации - сортировки по гидравлической крупности в прибрежных мелкообломочных фациях и гравитационного накопления в русловом грубообломочном аллювии. В отложениях промежуточного гранулометрического состава (гравий, песок крупно- и среднезернистый) содержания монацита резко снижаются.
Морфологически частицы монацита представлены овальными, реже угловатыми индивидами с гладкой поверхностью. Окраска желтая с разными оттенками (зеленоватая, буроватая, лимонная), зерна обычно прозрачные. Степень ока-танности высокая или средняя.
Химический состав, определенный микрозондовым методом в 72 зернах, отобранных из руслового аллювия рек Чус, Вурлам, Сюзьва и среднеюрских галечни-
© Осовецкий Б.М., Меньшикова И.А., 2011
ков бассейна р. Весляны, показал, что содержания TR2O3 колеблются обычно в пределах 55-65 мас.%, P2O5 - 26-31 мас.%. Наиболее важной примесью в монаците является торий. Среди изученных разностей выделены низко- (ThO2 менее 3 мас.%), средне- (3-10 мас. %) и высокото-риевые (более 10 мас.%). Максимальное содержание ThO2 составило 19,83 мас.% [11].
Часть зерен монацита отличалась от основной массы непрозрачностью и более темной окраской. В этих зернах микро-зондовый анализ был выполнен с поверхности (без изготовления шайбы) с целью точной диагностики. В них всегда присутствовали кремнезем (до 9,45 мас. %), глинозем (до 4,51 мас. %), оксид кальция (до 2,95 мас. %) и оксиды железа (до 4,04 мас. %). Содержание ThO2 варьировало в широких пределах и нередко превышало 10 мас. %. Вероятно, эти зерна подверглись метамиктным изменениям.
Краткая история открытия и изучения куларита
История обнаружения куларита весьма поучительна [14]. В шлихах из четвертичных отложений в нескольких районах севера Верхоянской складчатой зоны (Ку-лар, Хараулах, Орулган) в 1956-1958 гг. экспедициями НИИГА были обнаружены темные агрегаты, в которых спектральным анализом определены высокие содержания редкоземельных элементов. Сложность их первичной диагностики была обусловлена тем, что по внешнему виду эти агрегаты весьма напоминали обломки пород. Для них были характерны овально-округлые или несколько уплощенные формы, темно-серая, темно-бурая или черная окраска, шагреневая поверхность и матовый блеск.
Пониженная плотность агрегатов (3,54,5 г/см3) не позволяла обеспечить достаточно высокую степень их извлечения при отмывке шлихов. Контрольное опробование показало, что при отмывке шлихов происходят значительные потери зерен
куларита и их содержание занижается обычно в 5-10 раз.
Первые химические анализы агрегатов дали следующие результаты (мас.%): ІTR2Oз - 30,5-48; P2O5 - 14,6-22,2; Fe2Oз
- 2,6-3,2; ТО - до 1,0-1,6; ^2 - 0,20,4; H2O - 4-6. Рентгеноструктурный анализ показал, что основу агрегатов составляют редкоземельные минералы - рабдо-фанит Ce[PO4]•H2O, черчит Y[PO4]•2H2O, в меньшем количестве сульфомонацит Ce[PO4, SO4]. Кроме фосфатов редких земель в составе агрегатов были установлены гетит, хлориты, слюды и коллоидные глинистые минералы.
А.И.Сергеенко [13] на примере Кулар-ского района была установлена генетическая связь редкоземельной минерализации с палеоген-неогеновыми корами выветривания каолинитового профиля. Им обоснована концепция, согласно которой при гипергенных преобразованиях глинистых пород (аргиллитов) происходила мобилизация редкоземельных элементов и осаждение их на сероводородном геохимическом барьере с образованием фосфатов редких земель. Кроме того, редкие земли сорбировались глинами и органическим веществом.
Описанные выше полиминеральные агрегаты с редкоземельными фосфатами были названы куларитом [7]. С применением более совершенного анализа (микро-зондового) был уточнен их химический состав, в котором содержание редких земель оказалось более высоким (по средним данным, мас. %): ІTR2O3 - 67,21; P2O5 - 29,89; ^2 - 0,54; SiO2 - 0,25; CaO
- 0,06 (сумма 97,95). Распределение долей редкоземельных элементов и иттрия характеризуется следующими величинами (мас. %): La - 19,69; Ce - 45,84; Pr - 4,70; Ш - 21,84; Sm - 6,77; Eu - 0,88; Gd - 2,17; Tb - 0,14; Dy - 0,31; Er - 0,16; Y - 0,56 (сумма 100,02).
Наиболее поздние определения химического состав куларитов Куларского района микрозондовым методом дали следующие результаты (мас. %): La2O3 + Ce2Oз - 30-40; P2O5 - 15,75-26,22; Al2Oз -
0,31-3,34; ТО - 0,12-3,62; ^2 - 0,371,44; Y2Oз - 0,13-6,64; CaO - 0,12-0,96; SOз - 0-1,91. Кроме того, в значительных количествах в них часто присутствуют Si, ^ Na, Fe. В составе агрегатов были диагностированы опал, халцедон, гематит, полевые шпаты, сульфиды [14].
В результате шлихового опробования аллювия территории Лено-Янского междуречья было выделено четыре перспективных района развития россыпей кула-рита, причем на отдельных участках его концентрация в осадках достигает 16 кг/м3 и более. Прогнозируется обогащение ку-ларитом и прибрежно-морских осадков моря Лаптевых, куда редкоземельный фосфат выносится многочисленными реками [14].
Затем широкое распространение кула-рита было установлено в девонских корах выветривания Тимана [16]. Здесь первоисточником редкоземельных элементов считаются породы рифейского фундамента. Куларит образовался в латеритных корах выветривания по породам, обогащенным редкими землями и фосфором. Он рассматривается как результат избирательной перекристаллизации рассеянных частиц монацита и других редкоземельных фосфатов, высвобождаемых при выветривании материнских пород.
На Тимане, как и на территории Лено-Янского междуречья, куларит рассматривается как распространенный россыпеобразующий минерал. В частности, содержание куларита в Пижемской россыпи достигает 7,5 кг/м3. В комплексной россыпи Ичетъю, по многим признакам напоминающей комплексные россыпепро-явления Вятско-Камской впадины, содержание куларита в тяжелой фракции достигает 3-5% , а в породе - 200 мг/м3 (в то же время содержание монацита - 50 мг/м3) [4, 15]. Для этой россыпи установлена отчетливо выраженная вертикальная минералогическая зональность. Непосредственно на плотике залегает ильменит-лейкоксеновый минералогический горизонт с куларитом и золотом, соответствующий базальным галечникам поздне-
эйфельского возраста [3]. Минеральная ассоциация, в составе которой присутствует куларит, представлена устойчивыми к агентам химического выветривания минералами (ильменит, лейкоксен, циркон, колумбит, ильменорутил, монацит, касситерит) [5]. Тем самым подтверждается тесная связь куларита с девонскими корами выветривания.
Позднее куларит был найден в более древних породах Приполярного Урала, в частности в золотоносных образованиях алькесвожской свиты ордовикского возраста [9]. Здесь он был охарактеризован как необычный по составу ^-монацит, представленный непрозрачными плоскими зернами, состоящими из мельчайших пластинчатых субиндивидов.
Как следует из изложенного выше, положение куларита в минералогической иерархии объектов остается достаточно неопределенным. По мнению одних исследователей [14], он представляет собой полиминеральный агрегат, в составе которого могут присутствовать разные редкоземельные фосфаты, а также глинистые минералы, хлориты, сульфиды и т.д. Тем самым он рассматривается как сложная физическая смесь различных минералов и может быть сопоставлен с такими образованиями, как лимонит, боксит, фосфорит и т.д. По мнению других ученых [2, 7, 16], куларит является разновидностью монацита. Основанием для его выделения являются два основных признака - морфология и аутигенное происхождение. Заметим, что выделение минеральной разновидности на основании предполагаемого генезиса и морфологии не является общепризнанной практикой в минералогии. Однако в пользу данной точки зрения свидетельствуют и результаты определения параметров элементарной ячейки ку-ларита, которые практически не отличаются от таковых для монацита [4].
Если взять в качестве главного признака аутигенное происхождение куларита, то к нему вполне можно отнести и другие формы выделения (например, пленки на поверхности минералов). В частности,
примазки редкоземельного фосфата явно аутигенного происхождения были обнаружены на частицах самородного золота из пород «надрудной» пачки средней юры в бассейне р. Косы [6]. Химический состав примазок следующий (в мас. %): ІTR2Oз - 51,99; P2O5 - 27,29; ^2 - 1,03; Ш2 - 3,71; CaO - 1,03 (сумма 98,98).
По некоторым особенностям физических свойств (непрозрачность, темная окраска, ослабленный блеск) и химического состава (присутствие кремнезема, глинозема и т.д.) куларит близок к метамиктно-му монациту. Однако они заметно различаются по морфологии зерен, особенностям химического состава, в частности по содержанию тория.
Куларит в осадочных породах Вятско-Камской впадины
К настоящему времени куларит обнаружен только в современном грубообломочном аллювии юго-восточных районов Вятско-Камской впадины (долины рек Чуса, Юма, Сюзьвы, верхнего течения р. Камы).
Он представлен непрозрачными угловато-окатанными зернами серого, бурого и черного цвета. Преобладают частицы дощатого или толстотаблитчатого облика, часто они имеют в той или иной мере сглаженные выступы (рис. 1). По степени окатанности наиболее распространены среднеокатанные разности, в подчиненном количестве присутствуют слабо и хорошо окатанные.
Рис. 1. Морфология типичных зерен куларита Вятско-Камской впадины
Поверхность зерен куларита неровная с многочисленными западинами, углублениями и порами (рис. 2). Характерно большое количество включений, примазок и пленок. Иногда на поверхности присутствуют трубчатые образования правиль-
ной формы, которые могут представлять собой псевдоморфозы по растительным остаткам. В то же время такие типичные признаки переноса в водном потоке, как борозды, штрихи, вмятины, наблюдаются очень редко.
Рис. 2. Характерные детали поверхности зерен куларита
Рис. 3. Характер поверхности на поперечном изломе зерна куларита
Размеры обнаруженных зерен куларита колеблются в небольшом диапазоне. Параметр, соответствующий длинной оси частицы, обычно не превышает 0,4 мм, поперечник составляет не менее 0,2 мм, толщина - 0,25-0,15 мм. Это позволяет предположить определенное воздействие факторов гидравлической сортировки частиц куларита при переносе в водном потоке.
Некоторое представление о внутреннем строении зерен куларита можно получить при изучении электронно-
микроскопических фотографий участков поверхности, соответствующих поперечному излому. Бугристо-ямчатый характер таких поверхностей, образованный сочетанием большого количества весьма мелких округлых частичек размером порядка 1 мкм, позволяет сделать вывод о глобулярной структуре куларита.
При сравнительно небольшом увеличении (750-1000 раз) прослеживается дополнительная особенность структуры, заключающаяся в том, что глобулы группируются в неотчетливо выраженные слои (рис. 3). Такое же внутреннее строение зерен куларита из древних золотоносных пород Приполярного Урала описано
Н.Ю.Никуловой [9].
При сильном увеличении (7000-10000 раз) на электронно-микроскопических снимках можно заметить большое количество еще более мелких глобул размером менее 1 мкм, которые группируются в
сложные постройки различной формы, разделенные пустотами (рис. 4). В целом, структура куларита представляется довольно рыхлой, что может свидетельствовать о низкой абразивной прочности его зерен и соответственно их малой миграционной способности.
Рис. 4. Детали внутреннего строения кула-рита
Химический состав определен в 12 зернах куларита (в девяти - по одному анализу в центре зерна, в трех - по три анализа в разных точках зерна) микрозондовым методом на аппаратуре кафедры минералогии и петрографии Пермского университета (сканирующий электронный микроскоп JSM 6390LV “JEOL” с энергодисперсионным спектрометром фирмы “Oxford Instruments”). Режим работы: рабочее напряжение - 20 кв, рабочее расстояние -
10 мм, сила тока - 12 нА, диаметр зонда -1 мкм. В качестве эталонов, изготовленных фирмой “.ШОЬ”, использованы чистые металлы, оксиды, фосфиды и силикаты. Анализ выполнен Б.М.Осовецким.
Химический состав куларита варьирует в широких пределах (табл. 1, 2). Суммарное содержание (мас.%) оксидов редких земель колеблется от 32,79 до 66,41; Р2О5
- от 17,25 до 40,33; ТЮ2 - от 0 до 3,81.
В переменных количествах всегда присутствуют элементы-примеси, находящиеся в составе минералов-включений (глинистых минералов, слюд, хлоритов, гидрогетита) в агрегатах куларита, - Б1, А1, Бе, Са, обычно - Мп, М^, редко - Т1, К. Присутствие магния может быть индикатором повышенного содержания хлоритов. Характерно появление во многих анализах Бг, Ва (вероятная форма нахож-
дения - флоренсит), Си, РЬ, 2п, N1, Аб, Б (сульфиды). В то же время в анализах отсутствует иттрий, который постоянно фиксируется в куларитах Верхоянья [7, 14]. Отметим, что иттрий не типичен и для монацитов Вятско-Камской впадины [10, 11].
Особо следует остановиться на присутствии в составе куларита фтора, ко -торый обнаружен примерно в каждом втором зерне в количестве до 5 мас. % и более. Фтор содержится во включениях биотита, но количество последнего в ку-ларите явно недостаточно для объяснения приведенных выше его содержаний. В связи с этим можно высказать предположение о присутствии в составе куларита фазы ТЯБ3, которая была установлена в редкоземельном флюорите Восточной Сибири [1].
Таблица 1. Химический состав куларита Вятско-Камской впадины, мас.%
Оксид 1* 2 3 4 5 6 7 8 9
иОз 0 0,85 0 0 0 0 0 0,18 0
Р2О5 17,25 28,48 31,14 40,33 23,0 6 21,20 30,39 26,50 25,15
8іО2 4,95 1,81 13,47 7,21 1,36 3,46 2,65 3,06 2,84
Т1О2 0,25 0 0 0 0 0,42 0 - 0,12
ТЮ2 2,28 3,55 0,89 3,81 2,54 0,25 0,78 0,33 0,20
АІ2О3 3,29 1,73 8,90 6,02 1,45 2,91 1,83 2,25 2,24
А82Оз - - - - 0 - 0 0,31 0
У2Оз 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Ьа2Оз 16,94 12,29 10,80 8,02 ,6 2 14,77 7,27 13,78 10,93
СЄ2О3 31,19 25,06 18,63 15,41 29,7 4 28,28 27,05 28,23 32,54
РГ2О3 3,48 3,14 1,15 1,27 2,46 2,81 3,81 2,72 4,18
№2Оз 11,18 9,97 4,70 5,41 9,91 9,76 14,62 7,03 12,23
8ш2О3 2,03 1,78 0,52 1,23 1,15 1,36 2,60 0,69 1,88
аа2Оз 1,07 1,35 0,30 0,99 0,91 0,89 1,42 0,56 1,52
Бу2Оз 0,52 0,87 0 0,46 0,51 0,52 0,55 0,33 0,51
МеО - - 1,27 0,97 0,29 0,22 - - -
СаО 0,31 1,10 0,50 0,68 0,30 0,17 - 0,24 -
БеО* 0,79 0,22 0,81 0,42 0,11 0,64 0,27 0,91 0,40
МпО - - 0 0,32 0,14 0,23 0,32 0,19 0,36
8гО - 0,52 0,53 1,17 - 0,49 - - -
ВаО - - 0,48 0,54 - 0,27 - - -
РЬО - 0,15 0 0,36 - 0 - - -
СиО - - - - 0,93 - - - -
К2О - - 0,56 - - 0,37 - - -
Б - - - - 2,30 - - 1,17 0
Сумма 95,53 92,87 94,65 94,62 94,7 8 89,02 93,57 88,50 95,10
*Примечание: 1-9 - номера зерен: 1-5 - р. Чус; 6-9 - р. Кама.
Таблица 2. Химический состав различных участков зерен куларита, мас. %
Оксид 10-1* 10-2 10-3 11-1 11-2 11-3 12-1 12-2 12-3
СО о сп 0 0 0,11 0 0,08 0 0,13 0 0
СО О £ 0 0 0 0 0 0 0 0,15 0,27
Р2О5 26,24 24,77 28,10 28,96 28,85 25,44 23,26 23,69 24,75
2О 0,65 0,44 0,54 1,86 5,15 2,26 1,03 2,19 1,22
Т1О2 0 0 0,12 0 0 0 0 0 0
ТЮ2 1,80 1,51 1,56 0 0,17 0,24 1,67 1,73 1,59
АІ2О3 1,58 0 1,46 2,02 1,64 2,53 0 1,69 0
А^Оз - 0 0 0 0 0 2,37 0 3,80
У2Оз 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ЬЯ2Оз 14,33 13,73 15,21 12,93 13,31 14,28 15,17 15,51 15,50
СЄ2О3 25,82 24,79 27,30 26,31 27,13 29,46 26,97 26,97 26,59
РГ2О3 2,53 2,68 2,66 2,79 2,90 3,15 3,19 3,01 3,17
^2Оз 9,09 8,86 9,59 10,51 10,84 10,34 10,37 10,06 9,66
Рт2О3 0 0,25 0 0,24 0 0,39 0,48 0 0
8ш2О3 1,42 1,48 1,05 1,73 1,97 1,95 1,95 1,52 1,28
БИ2О3 0,24 0,34 0 0,39 0,27 0,53 0,62 0 0
аал 1,24 1,32 1,03 1,47 1,61 1,60 1,63 1,38 0,91
ТЬ2О3 0,64 0,65 0,75 0,74 0,68 0,64 0,70 0,73 0,43
БУ2О3 0,24 0,51 0,40 0,56 0,60 0,48 0,37 0,33 0,54
Н02О3 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ЕГ2О3 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Тт2О3 0 0 0 0 0 0 0 0 0
УЬ2О3 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Ьи2О3 0 0 0 0 0,29 0 0 0 0
МеО 5,97 7,50 0 3,64 0 0 0 0 0
СаО 0,23 0,23 0,14 0,18 0,15 0,16 0,28 0,21 0,26
БеО* 0,17 0,13 0 0,87 0,53 0,35 0,21 0,26 0,29
МпО 0,28 0,30 0,22 0,27 0,19 0,22 0,21 0,31 0,16
8гО 0,52 0,49 0,48 0,37 0,60 0,47 0,60 0,39 0,43
ВаО 0,20 0,22 0,32 0,20 0,19 0 0,20 0,23 0
РЬО 0 0 0 0 0 0,13 0 0 0
№О - 0 0,15 0,11 0,18 - 0 0,24 -
2пО - - - - - 0,52 - - 0,56
СиО - - 0,35 - 0,43 0,80 0,39 0,42 0,42
Б 3,18 5,77 4,92 1,39 0 1,18 3,99 4,38 4,26
Сумма 96,37 95,97 96,46 97,54 97,76 97,12 95,79 95,40 96,09
*Примечание: первая цифра - номер зерна, вторая - номер точки.
Доля фосфатов редких земель в составе куларита составляет 80-92 мас.%. По некоторым особенностям химического состава можно судить о преобладающих минеральных формах. В большинстве случаев среди них преобладают монацит и, вероятно, рабдофанит (присутствие воды определяет снижение суммы компонентов до 88,5 мас.%). Повышенные со-
держания Р2О5 (свыше 31 мас.%) и Л1203 (более 6 мас.%) при наличии стронция, бария, свинца (см. табл. 1, анализы 3, 4), что сопровождается заметным снижением суммарного содержания оксидов редких земель (ниже 37 мас.%), указывают на присутствие в составе куларита заметных количеств флоренсита. В этих зернах доля флоренсита в общей массе редкоземель-
ных фосфатов оценивается в 15-20 мас.%. В остальных зернах суммарное содержание оксидов редких земель превышает 53 мас.%. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что куларит Вятско-Камской впадины является агрегатом сложного состава.
Для куларита современного аллювия юго-восточной части Вятско-Камской впадины отмечено пониженное содержание тория. В частности, среднее содержание ТЮ2 в нем составляет 1,52 мас.%, в то время как в монаците того же района -почти 7 мас.%. Эти данные согласуются с предположением об аутигенной природе куларита. Считается, что наиболее высокое содержание тория наблюдается в высокотемпературных монацитах из гранитов и пегматитов, существенно ниже оно в монаците из щелочных пород, гидротермальных месторождений и особенно в ау-тигенном монаците.
Присутствие урана в небольшом количестве зафиксировано в трех зернах.
Определение химического состава зерен куларита в нескольких точках свиде-
тельствует о неоднородности их строения, что подтверждает данные электронномикроскопических исследований (см. табл. 2). Особенно заметно варьируют содержания кремнезема, глинозема и оксида магния, т.е. компонентов, которые наиболее характерны для минеральных включений. Вероятно, значительная их часть находится в тонкодисперсном состоянии.
Соотношение редкоземельных элементов в зернах куларита непостоянно (табл. 3). В основном это соотношение близко к данным, которые были получены для монацита из гранитов Урала [12]. В двух зернах с присутствием флоренсита соотношение лантаноидов аналогично тому, которое было зафиксировано в преобладающей части зерен флоренсита из осадочных пород Вятско-Камской впадины [11]. Однако в некоторых зернах наблюдается повышенное содержание неодима и тяжелых лантаноидов, что характерно для монацита гранитных пегматитов и отмечено в куларите Приполярного Урала [9], и, наоборот, пониженная их доля, что обычно для монацитов щелочных пород.
Таблица 3. Среднее соотношение редкоземельных элементов в куларите, монаците и фло-ренсите, мас. %
Элемент 1* 2 3 4 5 6 7 8
Ьа 15,0 27,3 27,2 24,5 19,2 1 11,2 22,3 26,4
Се 49,2 49,3 50,1 46,0 44,7 1 42,2 45,1 49,9
Рг 6,6 3,5 4,5 5,0 4,59 8,0 5,4 4,5
Ш 22,2 14,7 14,6 16,9 21,3 1 30,6 17,7 16,3
Рт - - - 0,3 - - - -
8т 3,7 2,6 1,6 2,7 6,60 6,4 2,8 1,9
Ей - - - 0,5 0,86 - 0,1 -
аа 2,4 1,9 1,3 2,2 2,12 1,6 1,8 0,6
ТЬ - - - 1,1 0,14 - 0,2 -
Оу 0,9 0,7 0,7 0,8 0,30 - 1,0 0,4
Ег - - - - 0,16 - - -
Число анализов 2 2 2 12 н/д 3 5 35
*Примечание: 1-4 - куларит Вятско-Камской впадины: 1 - с повышенным содержанием Ка, 2 - с присутствием флоренсита, 3 - с пониженной долей тяжелых лантаноидов, 4 - преобладающая часть зерен; 5 - куларит Куларского района [7]; 6 - ^-куларит Приполярного Урала
[9], 7 - монацит из гранитов Урала [12]; 8 - флоренсит Вятско-Камской впадины [11]; н/д - нет данных.
Таблица 4. Химический состав примазок в углублениях зерен куларита, мас. %
Оксид 1 2 3 4 5 6 7 8 9
сч о ей 42,17 47,87 54,91 53,13 51,48 50,45 49,10 54,62 52,21
Т102 1,08 1,28 0,90 0 2,38 0,52 4,79 0 2,26
А1203 36,71 25,20 23,84 24,06 32,40 33,73 23,96 25,30 32,93
РЄ20з 8,50 13,48 8,89 8,11 4,44 2,15 11,63 9,77 2,78
МеО 7,17 5,51 3,04 2,78 1,50 1,32 2,04 3,83 1,31
СаО 0,91 2,16 1,80 1,47 0,79 0,38 2,24 1,55 1,04
МпО 0 0,41 0,23 0 0 0 0 0,65 0
Ка20 2,23 - 0,29 0,23 0,17 0,31 0 0,24 0,21
К2О 0,09 1,69 1,81 3,15 3,57 8,14 3,64 2,10 3,16
Сумма 98,86 97,60 95,71 92,93 96,73 97,00 97,40 98,06 95,90
*Примечание: 1-9 - единичные анализы в разных зернах.
Среди наиболее распространенных включений в куларите с применением микрозондового анализа установлен кварц, который представлен зернами размером в десятки микрон. Углубления обычно заполнены веществом алюмоси-ликатного состава, образующим сложные агрегаты чешуйчатых и листоватых частиц (табл. 4). Судя по соотношению главных компонентов, среди них преобладают глинистые минералы и магнезиальножелезистые слюды. Роль гидроксидов железа подчиненная. В некоторых случаях отмечается повышенное содержание титана (почти до 5 мас. % ТЮ2), что может быть обусловлено заметным присутствием лейкоксена.
Минерагенические аспекты редкоземельной минерализации на территории Вятско-Камской впадины
Редкие земли в мезозой-кайнозойских породах Вятско-Камской впадины, кроме монацита и куларита, в заметных количествах содержатся в следующих минералах-носителях: флоренсите, гойяците, ло-парите, алланите и Се-перовските. До сих пор монацит считался главным из них. Содержание монацита, представленного обычно прозрачными зернами желтого
цвета, оценивается в галечном аллювии р. Чус в 3-8 г/м3.
В настоящее время трудно количественно оценить содержание куларита в связи с необходимостью заверки каждого зерна микрозондовым анализом, поскольку еще недостаточно данных о его диагностических признаках, диапазоне размеров зерен и типоморфных особенностях. Следует учитывать также неполноту извлечения его зерен в шлихи и концентраты. Однако появились веские основания считать главным минералом-носителем редких земель в мезозой-кайнозойских породах Вятско-Камской впадины именно куларит, образовавшийся в раннемезозойской коре выветривания.
Необходимая для образования куларита масса редкоземельных элементов могла появиться за счет разложения минералов редких земель, в достаточном количестве принесенных с Урала. В частности, уральский источник питания надежно установлен для зерен монацита, флоренсита и ал-ланита размером до 0,5 мм и более в нижнетриасовых и среднеюрских породах впадины [10, 11]. Не вызывает сомнения, что мельчайшие частицы этих минералов высвобождались при эрозии и выветривании уральских пород в значительно большем количестве. В процессе миграции
они рассеялись в пермских и раннетриасовых осадках. С Южного Урала пермскими и раннетриасовыми водотоками могли приноситься также частицы пирохлора. Предположительно редкие земли могли высвободиться при разложении минералов группы эпидота, содержащих микровключения алланита.
Дискуссионным является вопрос о возможности существования местных источников редких земель. В частности, поступление редких земель в составе водных растворов могло происходить по зонам глубинных разломов в эпоху раннемезозойской тектономагматической активизации. Многие факторы указывают на активное влияние раннемезозойской текто-номагматической активизации на формирование минерагенической специализации мезозой-кайнозойских пород Вятско-Камской впадины. В зонах глубинных разломов здесь выявлены многие минералы, связанные с деятельностью гидротерм, - ртутистое золото, амальгамы, ин-терметаллиды, касситерит, киноварь, самородная ртуть, самородная медь, барит, галенит, флюорит и др. [6, 11].
Присутствие значительных количеств куларита на территории Северного Верхо-янья дало возможность сибирским геологам предположить существование на площади кор выветривания, развитых по
Библиографический список
1. Архангельская В.В. Уникальный минеральный вид - редкоземельный флюорит с необычно высоким содержанием редких земель и иттрия // Структура и разнообразие минерального мира. Сыктывкар, 2008. С. 49-50.
2. Израилев Л.М., Соловьева Н.А. Акцессорный аутигенный монацит в отложениях верхнего палеозоя Северного Верхоянья // Литология и полезные ископаемые. 1974. № 5. С. 141-147.
3. Котов А.А., Швецова И.В. Интегральная модель среднетиманских палеороссыпей // Алмазы и благородные
вулканогенным или вулканогенноосадочным породам. Дополнительным основанием для такого предположения является то, что территория Северного Верхоянья входит в состав металлогени-ческой провинции с известной редкоземельной специализацией вулканогенных и плутонических комплексов, массивы которых прогнозируются по данным геофизики [14].
Для территории Вятско-Камской впадины также имеются основания для аналогичного прогноза. Так, Л.П.Нельзиным и др. [8] указывается на присутствие в терригенных породах триаса и юры больших количеств обломков эффузивных пород основного и среднего состава. Признаки раннетриасового вулканизма установлены на соседних территориях (Архангельская область, Татарстан) [11].
Обнаружение куларита в осадочных породах Вятско-Камской впадины значительно повышает металлогенический потенциал ее территории, позволяет выдвинуть редкоземельную минерализацию в число приоритетных и открыть новое направление прогнозно-поисковых работ.
Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант РФФИ 11-05-96002).
металлы Тимано-Уральского региона. Сыктывкар, 2006. С. 77-78.
4. Макеев Б.А. Сравнительный минералогический анализ тяжелой фракции современных отложений Четласского Камня и алмазоносного проявления Ичетъю // Структура и разнообразие минерального мира. Сыктывкар, 2008. С. 168-170.
5. Мальков Б.А., Швецова И.В. Кривогранные алмазы и мелкое золото девонских россыпей Среднего Тимана // Алмазы и благородные металлы Ти-мано-Уральского региона. Сыктывкар, 2006. С. 104-107.
6. Наумов В.А., Илалтдинов И.Я., Осо-вецкий Б.М. и др. Золото Верхнекам-
ской впадины. Кудымкар; Пермь: Ко-ми-Пермяц. кн. изд-во, 2003. 218 с.
7. Некрасов И.Я., Некрасова Р.А. Кула-рит - аутигенная разновидность монацита // Докл. АН СССР. 1983. Т. 283, № 3. С. 688-693.
8. Нельзин Л.П., Корелин Г.П., Захарова Т.И. О некоторых признаках траппо-вого вулканизма на восточной окраине Русской платформы в бассейне верхнего течения р. Кама // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Пермь, 1999. С. 75-77.
9. Никулова Н.Ю. Минералогические особенности золотоносного горизонта алькесвожской свиты участка «Руины» (Приполярный Урал) // Литосфера. 2010. № 6. С. 105-111.
10. Осовецкий Б.М. Редкоземельная и тан-тал-ниобиевая минерализация мезозойско-кайнозойских отложений Вятско-Камской впадины // Литосфера. 2010. № 2. С. 62-76.
11. Осовецкий Б.М. Россыпеобразующие минералы Вятско-Камской впадины / Перм. ун-т. Пермь, 2011. 250 с.
12. Семенов Е.И. Минералогия редких земель. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 412 с.
13. Сергеенко А.И. Минералогогеохимическая характеристика кайнозойских кор выветривания Яно-Омолойского междуречья и их золотоносность // Древние коры выветривания Якутии. Якутск, 1975. С. 128153.
14. Тян О.А., Самусиков В.П., Сергеенко А.И. Россыпные проявления минералов редкоземельных элементов Северного Верхоянья // Россыпи, источники, их генезис и перспективы. Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2000. С. 128134.
15. Щербаков Э.С., Плякин А.М. Парасте-резис россыпи Ичетъю и проблема первоисточников алмазов Тимана // Структура и разнообразие минерального мира. Сыктывкар, 2008. С. 166167.
16. Юшкин Н.П., Котов А.А. Черный монацит («куларит») Тимана // Минералогия рудоносных территорий европейского северо-востока СССР. Сыктывкар, 1987. С. 58-68.
Kularite of Vjatka-Kama Depression
B.M. Osovetskiy, I.A. Menshikova
Perm State National Researching University, 614990, Perm, Bukirev st., 15 E-mail: [email protected]
New REE-mineral kularite that is found in sedimentary rocks of Vjatka-Kama Depression is described in the article. The morthological peculiarities of the mineral are investigated with application of SEM data. The chemical composition is determined by microprobe analysis. The mineragenic aspects of REE-mineralization in the territory of Vjatka-Kama Depression are discussed.
Key words: Vjatka-Kama Depression, alluvium; REE; kularite; monazite; SEM; microprobe analysis.
Рецензент - доктор геолого-минералогических наук И.И. Чайковский
