CC BY
46
УДК 553.22:552.16 (571.651)
A.В.КУРГУЗОВА, аспирантка, [email protected]
B.И.АЛЕКСЕЕВ, канд. геол.-минерал. наук, доцент, [email protected] Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург
A.V.KURGUZOVA, post-graduate student, [email protected] V.I.ALEKSEEV, PhD in geol. & min. sc., associate professor, [email protected] National Mineral Resources University (Mining University), Saint Petersburg
МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЦВИТТЕРОВ МАССИВА СЕВЕРНЫЙ (ЧУКОТКА)
Рассмотрены геохимические и минералогические особенности цвиттеров - метасо-матических пород, связанных с редкометалльными гранитами Чукотки. Выявлен структурный тип и особенности химического состава темной слюды цвиттеров. Охарактеризована геохимическая специализация метасоматических растворов, формирующих цвиттеры. Приведены данные о типоморфизме акцессорных минералов цвиттеров.
Ключевые слова: цвиттеры, грейзены, граниты, массив Северный, Чукотка.
MINERALOGICAL AND GEOCHEMICAL CHARACTERISTIC OF ZWITTERS FROM SEVERNY MASSIF (CHUKOTKA)
Zwitters are metasomatic rocks associated with rare-metal granites. Petrological, geo-chemical and mineralogical features of zwitters are given. For dark micas features of chemical composition and type of structure is described. Geochemical specialization of metasomatic solutions is characterized. Data about accessory minerals are given.
Key words: zwitters, greisens, Severny massif, Chukotka.
В статье рассмотрены темнослюдистые грейзены, связанные с редкометалльными гранитами Чукотки и масштабно проявленные в Северном массиве (восточное побережье Чаунского залива). Описываемые грейзены отнесены к цвиттеровой фации метасоматитов, аналогичных олово-вольфра-моносным грейзенам, сопровождающим массивы литий-фтористых гранитов Чехословакии, Монголии, Якутии [3]. Связь с цвиттерами месторождений вольфрама, олова, молибдена, РЗЭ определяет интерес к выяснению рудной специализации грейзе-низирующих растворов Северного массива. Для этого изучены минералого-геохимичес-кие особенности метасоматитов массива Северный и сделаны выводы о характере постмагматических растворов, формирующих цвиттеры.
Геологическая позиция цвиттеров.
Северный массив располагается в складчатых толщах Паляваамского мегасинклино-рия Чукотской складчатой системы. Массив сложен преимущественно порфировидными биотитовыми гранитами, а также протоли-тионитовыми гранитами, гранит-порфирами, пегматитами и аплитами [1, 2]. Выделены также микроклин-альбитовые граниты и он-гониты с циннвальдитом и топазом [1], отнесенные к фтор-литиевому подтипу суб-щелочно-лейкогранитового формационного типа. В полнопроявленном виде цвиттеры образуют неправильной формы гнезда и маломощные (первые десятки сантиметров) линзы. Встречаются метасоматические кварцевые прожилки мощностью 3-10 мм с околожильной грейзенизацией. Стоит отметить, что в «классических» регионах распростра-
нения цвиттеров (Германия, Чехия, Монголия) с цвиттерами связана касситеритовая минерализация, в то время как на Северном массиве касситерит появляется лишь на следующей после цвиттеров турмалинитовой стадии.
Петрография цвиттеров. Цвиттеры представляют собой массивные гранобла-стовые, лепидогранобластовые кварц-темно-слюдистые породы. Породообразующие минералы - кварц, топаз, циннвальдит и мусковит, второстепенные - турмалин, флюорит и рудные (арсенопирит, гематит, ильменит и др.), акцессорные - рутил, ксе-нотим, монацит, вольфрамоиксиолит, колумбит, реликтовые - альбит, щелочной полевой шпат, кварц, биотит, циркон, титанит. Реликтовый биотит темно-коричневой окраски, с многочисленными плеохроичными двориками вокруг включений циркона, замещается топазом, флюоритом и светло-коричневой слюдой.
Геохимическая характеристика цвит-теров. Геохимические особенности цвиттеров определялись содержанием в них главных и редких элементов и нормировались на состав крупнозернистых биотитовых гранитов главной фазы Северного массива. Исследования состава метасоматитов и гранитов выполнены в лабораториях Горного университета на атомно-абсорбционном спектрометре 8Ышаё2и АА6300 и оптическом эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой 8Ышаё2и 1СРЕ-9000. Всего проанализировано три образца гранитов (пробы 4051, 4078 и 4105) и два образца цвиттеров (пробы 2194 и 6182).
Анализ химического состава цвиттеров и гранитов свидетельствует об обогащении цвиттеров относительно гранитов Бе (в 3 раза), Мп и М^ (в 2 раза), Т1 (в 1,5 раза). При этом происходит вынос № и К, а содержание кремнезема практически не изменяется. В составе примесей наблюдается увеличение доли литофильных (Сб, Ы, Р, Б) и халькофильных (8, Лб, 2п, Си, РЬ, 8п, Ы) элементов и вынос Мо, Со, 8г и Сг. Результатом геохимической перестройки гранитов является формирование специфической ли-то-халькофильной минерализации: монаци-
та, ферберита, вольфрам-ниобиевого рутила, вольфрамоиксиолита, иттриевого флюорита, колумбита, ЛБ-торита, самородного висмута, рузвельтита и сульфидов - леллингита, пирита, халькопирита, висмутина.
Слюда цвиттеров. Темная литиевая слюда является типоморфным минералом цвиттеров, а ее состав отражает особенности грейзенизирующих растворов. Метасомати-ческая слюда, как правило, нарастает и замещает кристаллы ранее существовавшей магматической слюды. Основными критериями визуального различия магматической и метасоматической слюды можно считать более темный цвет первичной слюды, а также присутствие в ней многочисленных акцессорных минералов (циркон, монацит, рутил). Методом порошковой дифрактомет-рии был определен структурный тип слюд. Измерения проводились в лабораториях Горного университета на дифрактометре ЖБ-7000 фирмы «8ШМЛБ2и» (СиКа-излучение, 40 кВ, 30 мЛ). Отбор монофракций слюды происходил вручную под микроскопом МБС-1.
Полученные дифрактограммы сравнивались с эталонными (аннита, циннвальдита и полилитионита), размещенными в открытом доступе на сайте http://rruff.info/. Согласно классификации [4], биотитами называются триоктаэдрические слюды без лития, занимающие промежуточное положение между аннит (КРе3Л18^010(0И)2) - флого-питовым (KMg3Л18i3Ol0(OH)2) и сидеро-филлит (KFe2Л1Л128i2O10(OH)2) - истонито-вым (KMg2Л1Л128i2O10(OH)2) рядами. Цин-нвальдит также является триоктаэдрической слюдой, однако содержит в своем составе литий и принадлежит к ряду сидерофиллит (KFe2A1A12Si2O10(OH)2) - полилитионит (KLi2Л18i4O10F2). Дифрактограммы проанализированных слюд (монофракции с включениями и без них, как из цвиттеров, так и из гранитов) соответствуют слюдам ряда сидерофиллит-полилитионит. Таким образом, новообразованная и реликтовая слюда цвиттеров принадлежат к одному структурному типу, являются триоктаэдрическими литиевыми слюдами ряда сидерофиллит -полилитионит.
36 _
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.206
0,35 -0,30 -0,25 -
м 0,20 -О
ё 0,15 1
0,10 -0,05 -0,00
Метасоматическая ^---V.
слюда ( по Л
0,35 0,30 0,25
м 0,20 " О
ё 0,15 1
Магматическая слюда
Метасоматическая
слюда
<с з
Магматическая слюда
0,00 0,50 1,00 1,50 Ы ♦ 3565 с включениями О 3565 без включений
0,10 -0,05 -0,00
0,00 500,00 1000,00 Би + Ш
2893 с включениями Е 2893 без включений
Рис.1. Диаграмма различий содержания Ы и ЯЪ+С8 (а) и ЯЪ+С8 и Би+Ш (б) в реликтовых и новообразованных
слюдах цвиттеров
В темных слюдах цвиттеров были определены содержания элементов-примесей методом плазменной фотометрии (щелочные металлы) и рентгеноспектрального анализа. Литий входит в состав как реликтовой, так и новообразованной слюды. Однако метасоматическая слюда содержит больше рубидия и цезия (рис.1, а). Таким образом, для цвиттеров Северного массива повышенные содержания ЯЪ и С8 в слюде могут рассматриваться в качестве критерия ее метасома-тического происхождения. Кроме того, отмечается корреляция между содержанием ЯЪ, С8 и Би, Ш (рис.1, б). Олово и вольфрам являются несовместимыми элементами в структуре слюды; их присутствие обусловлено, вероятно, включениями в слюде вольфрамиксиолита и Би-рутила, неразличимых под микроскопом. Отмеченная корреляция свидетельствует о тесной связи грейзенизирующих растворов и Би - Ш минерализации.
Акцессорные минералы цвиттеров. Специфика состава грейзенизирующих растворов отражается и в составе акцессорных минералов. Нами был изучен состав монацитов из цвиттеров и биотито-
вых гранитов главной фазы. Исследования проводились на электронном микроскопе 1БМ-6460ЬУ в ЦКП Горного университета. В биотитовых гранитах установлены акцессорный и новообразованный метасо-матический монациты, находящиеся в тесном срастании. Рост метасоматического монацита происходил на затравках магматического аналога. Монацит-(Се) цвитте-ров отличается от монацита гранитов более крупным размером (соответственно 50-100 и 20-30 мкм) и пониженной долей чералитового минала СаТИ(Р04)2 (рис.2). В ряде случаев монацит из биотитовых гранитов обогащен торием по периферии зерен и вдоль трещин в кристаллах, что связано, вероятно, с наложенным кислотным метасоматозом. Формирование подобных ториевых кайм описано в экспериментальных работах [5, 6], где наблюдалось образование высокоториевого монацита вдоль граней монацита-затравки под воздействием Н2Б04 + Н20. Для монацита из цвитте-ров в целом характерны пониженные содержания ТИ, а также постоянная ассоциация с иттриевым флюоритом, гафниевым цирконом, А8-торитом и рузвельтитом.
б
а
Са 0,0 Л 1,0
1,0 Се 0,0
1,0 Th
О 1
• 2
Рис.2. Составы монацитов из биотитовых гранитов и цвиттеров Северного массива 1 - биотитовые граниты; 2 - цвиттеры
Составы рутила из биотитовых гранитов и цвиттеров также отличаются по элементам-примесям. Для рутила гранитов характерно почти полное отсутствие существенных примесей, в ряде случаев доля железа составляет 0,02-0,03 формульных единицы (ф.е.). Рутил цвиттеров содержит примесь Fe (0,02-0,05 ф.е.), Nb (0,03-0,05 ф.е.), Sn (0,01-0,02) и иногда W (0,01-0,03) и Ta (0,01-0,03 ф.е.). Рутил с подобными примесями часто ассоциирует с низкоториевым (формульный коэффициент Th < 0,10) монацитом, вольфрамоиксиоли-том, ильменитом. Особенности состава рутила из метасоматических пород являются отражением Sn-Ta-Nb специализации гидротермальных растворов.
Выводы
1. В Чаунской оловорудной провинции впервые выявлены грейзены, принадлежащие цвиттеровой метасоматической фации.
2. Цвиттеры Северного массива характеризуются лито-халькофильной специализацией, накапливая наряду с Rb, Cs, Li, W, Nb, REE, Th, P, F такие элементы, как S, As, Cu, Sn, Bi. Геохимическая специфика мета-соматических растворов отражается и в осо-
бенностях акцессорной минерализации цвиттеров: характерно сочетание редкометалль-ной (монацит, вольфрамит, вольфрамоиксио-лит, вольфрам-ниобиевый рутил, колумбит, касситерит) и сульфидной (леллингит, пирит, халькопирит, висмутин, As-торит, рузвель-тит) минерализации.
3. Особенностями монацита цвиттеров являются относительно крупный размер и пониженное содержание чералитового минала.
4.Рутил цвиттеров, ассоциирующий с низкоториевым монацитом, содержит примеси Fe, Nb, Ta, Sn и W, что является отражением рудной специализации грейзенизи-рующих растворов.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 11-05-00868-а) и Министерства образования и науки РФ (государственный контракт № 14.740.11.0192).
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексеев В.И. Топазовые граниты и онгониты Чаунского рудного района (Чукотка) // Записки Горного института. СПб, 2011. Т.194. С.46-52.
2. ДудкинскийДВ. Литий-фтористые граниты Чукотки и их геохимические особенности / Д.В.Дудкинский, С.В.Ефремов, В.Д.Козлов // Геохимия. 1994. № 3. С.393-402.
3. Коваленко Б.И. Метасоматические цвиттеры и связанное с ними редкометалльное оруденение (на примере месторождений Монголии и Чехословакии) / В.И.Коваленко, М.И.Кузьмин, В.Д.Козлов // Метасоматизм и рудообразование. М., 1974. С.42-53.
4. Ридер М. Номенклатура слюд: заключительный доклад подкомитета по слюдам комиссии по новым минералам и названиям минералов международной минералогической ассоциации / М.Ридер, Г.Гаваззини, Ю.С.Дьяконов // Записки ВМО. № 5. 1998. С.55-65.
5. Сущевская ТМ. Физико-химические механизмы отложения касситерита и вольфрамита в гидротермальной системе, связанной с гранитами (термодинамическое моделирование) / Т.М.Сущевская, А.Ю.Бычков // Геохимия. 2010. № 12. С.1330-1338.
6. Callum J.H. Experimental metasomatism of mona-zite and xenotime: mineral stability, REE mobility and fluid composition / J.H.Callum, E.D.Harlov, B.Budzyn // Miner. Petrology. 2010. N 99. Р.165-184.
REFERENCES
1. Alekseev V.I. Topaz-bearing granites and ongonites from Chaun ore district (Chukotka) // Proceeding of Mining Institute. Saint Petersburg, 2011. Vol.194. С.46-52.
38 _
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. T.206
2. Dudkinskiy D.V., Efremov S.V., Kozlov V.D. Lithium-fluorine granites of Chukotka and their geochemical features // Geokhimiya. 1994. N 3. P.393-402.
3. Kovalenko V.I., Kuzmin M.I, Kozlov V.D. Me-tasomatic zwitters and associated with them rare-metals orers (using example of Mongolia and Chechoslovakia deposits) // Metasomatism and rudoobrazovanie. Moscow, 1974. P.42-53.
4. Rieder M, Gavazzini G., D'yakonov Yu.S. et al. Nomenclature of the micas: final report of mica subcommittee of the commission on new minerals names of the
international mineralogical association // Proceedings VMO. N 5. 1998. Р.55-65.
5. Sushevskaya T.M., Byuchkov A.Yu. Physico-chemical mechanisms of cassiterite and wolframite deposition in hydrothermal system, associated with granitoids (thermodynamic modelling) // Geokhimiya. 2010. N 12. Р.1330-1338.
6. Callum J.H., Harlov E.D., Budzyn B. Experimental metasomatism of monazite and xenotime: mineral stability, REE mobility and fluid composition // Miner. Petrology. 2010. N 99. Р.165-184.
_ 39
CaHKm-nemepöypz. 2013
