CC BY
49
МИНЕРАЛЫ РЕДКОМЕГАЛЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ООЛЯРНПГП УРАНА
На Полярном Урале в верховье р. Лонготъюган, расположена группа гидротермально-метасоматических, комплексных по составу, редкометал-льных месторождений, относимых к Тайкеускому рудному узлу. Структурно эти объекты расположены в Центрально-Уральской зоне, в пределах Харбейского блока доуралид, и приурочены к контактам маломощных тел гра-нитоидов с вмещающими метаморфи-тами рифейского возраста. Все месторождения имеют разломно-тектонический контроль, маркируются катак-лазитами и милонитами. Тела рудоносных метасоматитов субсогласны вмещающим породам, как гранитам, так и метаморфитам. Их размеры широко варьируются, самое большое тело достигает 250 х 1000 м. В составе тел выделяются гранитоподобные кварц-аль-бит-микроклиновые (слюдистые, эги-риновые, гастингситовые), кварц-аль-битовые и альбитовые метасоматиты.
К. г.-м. н.
О. В. Удоратина
По своим химическим свойствам все эти породы соответствуют субщелоч-ному граниту с содержанием кремнезема 73—77 и суммой щелочей 8— 10 мас. %.
Минералогия оруденелых щелочных метасоматитов (квальмитов) очень сложна, что объясняется полихронно-стью и многостадийностью процессов породо- и рудообразования. В «Кадастре минералов редкометалльных квальмитов района», составленном А. В. Калиновским в конце 1980-х гг., их насчитывается более 80 минеральных видов и разновидностей [1]. Позже в результате выполнения значительного объема рентгеноструктурных, ИК-спектро-скопических, рентгеноспектральных и микрозондовых исследований удалось не только подтвердить большую часть данных наших предшественников, но и исправить некоторые ошибки, выявить неизвестные здесь ранее минералы, в частности таленит, церианит,
плюмбониобит, РЬ-содержащий церит, УЪ-фергусонит, РЬ-хлорит, изучить особенности их составов и строения на современном уровне [2—15]. В итоге современный кадастр минералов полярноуральских редкометалльных квальмитов даже после исключения ошибочных и устаревших данных стал насчитывать около 100 достаточно надежно диагностированных минеральных видов и разновидностей (см. таблицу).
На характеристике некоторых из этих минералов, наиболее важных с генетической точки зрения, следует остановиться подробнее. В частности, новые данные нами были получены по слюдам, широко представленным в кадастре минералов редкометалльных щелочных метасоматитов и лишь частично учтенным в кадастре минералов европейского северо-востока России [16]. Ранее слюды во всех типах исследованных горных пород и руд относи-
Кадастр минералов редкометалльных квальмитов Полярного Урала
Минеральные типы и классы Минеральные виды и разновидности
Простые вещества Золото, медь, висмут
Теллуриды Сильванит, калаверит
Сульфиды Пирит, пирротин, халькопирит, сфалерит, сфалерит-Бе, сфалерит-Си, галенит, халькозин, борнит, фаматинит*, молибденит, арсенопирит*, висмутин
Окислы Магнетит, алюмошпинелид*, гематит, ильменит, фергусонит, фергусонит-П, пирохлор, пирохлор-РЬ, пирохлор-уРЬ, пирохлор-и, колумбит, колумбит-Мп, танталит*, самарскит, плюмбониобит, церианит, РЬ-содержащий церит, ильменорутил*, лопарит, торианит, касситерит
Гидроокислы Гидрогетит
Силикаты Кварц, альбит-олигоклаз, микроклин, мусковит, ферромусковит, фенгит*,. фенгит-Р, ферроалюминоселадонит*, фенгит-мусковит-циннвальдит, биотит, лепидомелан, актинолит, глаукофан, гастингсит, рибекит, эгирин, эгирин-авгит, эгирин-жадеит, амезит-магнио-прохлорит, диабантит, прохлорит, тюрингит, стильпномелан, эпидот, цоизит, клиноцоизит, алланит, чевкинит, титанит, фанат, топаз, кианит*, циркон, малакон, циртолит, торит, ауэрлит, торит-Ре, торит-П*, торит-Ре,и, берилл, гадолинит, хинганит-У, фенакит, гентгельвин*,_эпидимит*, плюмбохлорит
Фосфаты Апатит, монацит, ксенотим
Вольфраматы Шеелит, вольфрамит, ферберит.
Карбонаты Кальцит, доломит, анкерит, РРЕ-Р-карбонат, малахит, церуссит.
Фториды Флюорит.
Примечание. Звездочкой отмечны данные А. В. Калиновского; курсивом — Г. П. Зарайского, О. В. Удоратиной, В. Ю. Чевыче-лова, Г. П. Бородулина, Н. В. Васильева; авторы остальных — С. Г. Караченцев и Ф. Р. Апельцин.
лись к фенгит-мусковитовому ряду. Однако в рамках современной минералогической номенклатуры [17, 18] термин фенгит сохранился только как название серии твердофазных смесей минеральных видов — мусковита, алю-миноселадонита и селадонита. В названиях разновидностей слюдистых минеральных видов теперь принято использовать приставки «ферро-», «магне-зио-» и т. п. [19].
По нашим данным, в редкометал-льных метасоматитах на месторождении Тайкеу наиболее широко распространены слюды, близкие к ферроалю-миноселадониту (рис. 1). Ранее эти слюды упоминались под названиями ферримусковит-фенгит [1] и ферри-мусковит [20]. Кроме алюмоселадони-та на Тайкеуском месторождении выявлены также мусковит и биотит.
Данные о присутствии литиевых слюд (циннвальдита) в исследуемых месторождениях, приведенные в работах Ф. Р. Апельцина и А. В. Калиновс-
стороны, и уменьшением содержания железа — с другой. Такая закономерность позволяет определять концентрацию лития в слюде даже в случаях рентгеноспекгрального или неполного химического анализов.
В ходе детальных микрозондовых исследований слюд из Тайкеуского месторождения нам не удалось выявить составы, которые можно было бы отнести к циннвальдиту. Здесь были обнаружены только фенгиты с высоким (1.0—2.3 мас. %) содержанием фтора. Причину столь необычного обогащения диоктаэдрических слюд фтором мы объясняем замещением части гидроксильных групп ионами фтора в условиях сильного насыщения этим элементом среды минералообразования. На последнее убедительно указывает повсеместное и довольно массовое развитие в рассматриваемом месторождении флюорита.
Среди хлоритов на Тайкеуском месторождении выявлен и диагности-
КМ§А1 8і4Оі0(ОН)2 КМ^е3* 8і4О10(ОН)2
Рис. 1. График минеральных видов в семействе слюд. Составлен Н. В. Васильевым на основе данных [19, 21]. Схематично показаны поля состава слюд из вмещающих сланцев (1) и редкометалльных метасоматитов (2) на месторождении Тайкеу
кого, также потребовали существенного уточнения. Согласно этим авторам, упомянутые литиевые слюды образовались как конечный член в последовательности биотит ^ ферромусковит ^ циннвальдит. Однако в настоящее время название циннвальдит принято употреблять только в приложении к промежуточным членам ряда калиевых триоктаэдрических слюд сидеро-филлит КГе2+2ЛІ[Лі28і2О10](ОН)2 — полилитионит КЬІ2ЛІ[8І4Ою]Г2. В этом ряду увеличение содержания лития сопровождается возрастанием содержаний кремния и фтора, с одной
18------------------------------------
рован петрографическим, рентгеноструктурным и рентгеноспектральным микрозондовым методами, вероятно, новый их минеральный вид — плюмбохлорит [3, 6, 7]. Этот минерал установлен в корках обрастания выделений плюмбопирохлора, колумбита, самарскита, торита и циркона (рис. 2), а также в срастаниях со слюдами. В корках плюмбопирохлор нередко содержит 12—16, а иногда до 23.3 мас. % РЬО. В срастаниях со слюдой содержание РЬО в плюмбохлори-те обычно не выходит за пределы 1— 6 мас. %.
Под поляризационным микроскопом в проходящем свете плюмбохлорит отличается от обычных магнезиально-железистых хлоритов ярко выраженным плеохроизмом от светло-коричневого до зеленовато-черного. Интерференционные окраски низкие, аномальные. В аналитическом РЭМ рассматриваемый минерал не обнаруживает фазовой гетерогенности, характеризуясь достаточно равномерным распределением всех компонентов состава, в том числе и свинца. Рентгеноструктурные данные и результаты экспериментов подтвердили возможность вхождения в структуру хлоритов крупноразмерных катионов [5—7]. Следует напомнить, что еще ранее в полярноуральских рудных месторождениях, включая и Тайкеуское, были выявлены хлориты с существенной структурной примесью тоже довольно крупных по размеру ионов редких земель [21].
Причина появления плюмбохлори-та в редкометалльных метасоматитах пока не установлена. Однако можно предположить, что возникновение свинецсодержащих фаз (хлоритов, плюм-бопирохлоров, плюмбониобитов, РЬ-содержащего церита, РЬ-содержащего торита, фергусонита, циркона) в усло-
Рис. 2. Проявления плюмбохлорита в редкометалльных метасоматитах Тайкеуского
месторождения:
а — замещение фенгита (II) свинецсодержащим хлоритом (1) строго по плоскостям спайности слюды, содержание РЬО в хлорите около 4 мас. %; б — корка железистого плюмбохлорита (темно-серое), обрастающая выгделение плюмбопирохлора (светло-серое), содержание РЬО в точках 22—24 и 31 от 12 до 15, а в точке 30 — 22.3 мас. %о
виях низкой активности серы, еще недостаточной для образования сульфидов, свидетельствует о реализации на высокотемпературной стадии рудно-метасоматического процесса каких-то специфических механизмов минерало-образования. В этой связи обращает на себя внимание и устойчивое обогащение цинком (до 1.4 мас. % 2п0) фер-роалюминоселадонита, замещающегося плюмбохлоритом [6, 22].
Среди редкометалльных оксидов в Тайкеуском, Усть-Мраморном и Неудачном месторождениях выделяются фергусонит-У (I) и фергусонит-У (II). Кроме того, здесь открыта новая разновидность фергусонита — фергусо-нит-УЬ [2, 9, 11—15]. Этот минерал представлен темно-серыми до черных длиннопризматическими кристаллами размером до 0.2—0.3 мм и более с металловидным блеском. Индивиды минерала по краям часто обрастают фер-гусонитом-У (I). После прокаливания зерна иттербиевого фергусонита светлеют и приобретают светло-серую или коричневую с кремовым оттенком окраску. На гранях и на плоскостях спайности появляется перламутровый блеск, в тонких сколах минерал становится полупрозрачным.
Значение Та205/ЫЪ205 в упомянутых минералах не превышает 0.05— 0.07, и только в фергусоните-У (II) оно вырастает до 0.22—0.33. В этих разновидностях содержится очень мало титана (менее 1.0—1.2 мас. % ТЮ2). Сумма Ьп20з, среди которых преобладают УЬ203, Ег203, Бу203, Ьи203, Тт203 и в^03, составляет в фергусоните-У 7—20, возрастая в фергусо-ните-УЪ до 30—40 мас. %. Для последней разновидности другие катионы, кроме КЕЕ и тория (до 0.6—1.1 мас. % ТЮ2), в структурной позиции А не характерны. Средние составы охарактеризованных выше разновидностей фергусонита могут быть представлены в виде следующих эмпирических формул:
фергусонит-У (I) (среднее из 50) —
(У0.66УЬ0.07^У0.05Ег0.05^'%02Са0.03Т^0.02и0.01)0.94х х[^Ь0.97Та0.02^0.01]°3.92’ фергусонит-У (II) (среднее из 18) —
(У0.66УЬ0.06^У0.05Ег0.04^|%02Са0.03и0.02Т^0.02)0.91х х[^Ь0.92Та0.06^0.01Т'0.01]°3.87; фергусонит-УЬ (среднее из 22) —
(У0.39УЬ0.30Ег0.15^У0.05^0.04Тт0.041)х
х[^Ь0.99Та0.01®3.96]-
Можно добавить, что физические свойства, особенно повышенная плотность, дают возможность выделять ит-
тербиевую разновидность фергусонита в отдельную технологическую фракцию, обогащенную тяжелыми REE.
На Лонготъюганском месторождении среди акцессорных минералов обнаружен иттриевый силикат [14], предварительно идентифицированный нами как минерал из группы таленита, а именно иттриалит. В нем присутствуют широкая ассоциация REE — от легких до тяжелых — и довольно много тория (2—33 мас. %). Кроме того, в этом минерале установлен фтор, содержание которого колеблется в диапазоне от 1 до 6 мас. %. Последнее, возможно, объясняет пониженное содержание кремнезема (25—32 мас. %) в выявленном иттриевом силикате.
Минерал из группы гадолинита обнаружен на Тайкеуском месторождении в виде темно-зеленых, довольно крупных (до 100 мкм) и изотропных под микроскопом зерен. По составу мы его идентифицируем как хинганит-Y — (Y, Ln)2Be2[SiO4]2(OH)2. От близких по стехиометрии (Y + Ln)/Si = 1) таленита — Y3[Si3O10](F,OH) и иттри-алита — (Y,Th)2[Si2O7] этот минерал отличается присутствием железа, а от гадолинита — Y2 Fe2+Be2 [Si2O10], напротив, низким содержанием железа, не превышающим 2 мас. %. Нельзя не отметить, что обнаружение хинганита в метасоматитах месторождения Тай-кеу контрастирует с широким развитием в них минералов с высоким содержанием железа, например вышеупомянутых слюд, самарскита (FeO 8— 10 мас. %), алланита (FeO 12— 20 мас. %) и др.
Таким образом, за последние годы накоплен новый фактический материал, позволяющий расширить наши знания о минералогии редкометалльных метасоматитов Тайкеуского рудного узла. При этом на современном уровне знаний решен вопрос о номенклатуре слюд — наиболее важных здесь породообразующих минералов. Совокупность данных ИК-спектроскопии, рентгенографии и рентгеноспектрального микрозондового анализа показывает, что слюды редкометалльных щелочных метасоматитов близки к редкому в природе ферроалюминоселадони-ту. Установлено, что минерал из группы гадолинита, выявленный ранее на Тайкеуском месторождении как гадо-линит, в действительности является хинганитом-^) — довольно редким и генетически специфичным маложелезистым членом упомянутой группы.
19
Фергусонит-Yb -|- Фергусонит промежуточного О фергусонит-Y состава
Рис. 3. Соотношение Yb, Er и остальных PEE в составе фергусонитов из месторождений Тайкеу и Усть-Мраморное. Содержания даны в коэффициентах атомов в формуле
Важное значение имеет также расширение знаний о полях составов хлоритов, самарскита, алланита, плюмбопи-рохлора и самарскита.
Автор благодарит за многолетнее сотрудничество в работе над материалом сотрудников ИЭМ РАН Г. П. Зарайского, В. Н. Васильева,
B. Ю. Чевычелова, Г. П. Бородулина и признателен В. И. Силаеву за критические замечания, полученные при работе над статьей.
Работа выполнялась при при поддержке Научной школы № НШ-7650.2006.5 и НШ-3763.2008.5.
Литература
1. Калиновский А. В., Игнатов М. М. Редкометалльные топоминералогические системы района развития щелочных мета-соматитов // Минералогия рудоносных территорий Европейского Северо-Востока СССР. Сыктывкар, 1987. С. 5—17. (Тр. Инта геологии Коми НЦ УрО АН СССР. Вып. 58). 2. Бородулин Г. П., Удоратина О. В., ЧевычеловВ. Ю. Химический состав фергусонитов месторождения Тайкеу (Полярный Урал) // Строение литосферы и геодинамика: Материалы XXI Всерос. молод. конф. Иркутск: Изд-во Института земной коры СО РАН, 2005. С. 115—116. 3. Васильев Н. В., Зарайский Г. П., Удоратина О. В. Фенгиты редкометалльных месторождений Полярного и Северного Урала / / Минералогия Урала—2007: Материалы V Всерос. совещ. Миасс-Екатеринбург, 2007.
C. 148—151. 4. Васильев Н. В., Скоробо-гатова Н. Ф., Удоратина О. В. Самарски-ты и колумбиты редкометалльного месторождения Тайкеу (Полярный Урал) // Там же. С. 151—154. 5. Васильев Н. В., Зарайский Г. П., ДубинчукВ. Т. и др. Вхождение крупных катионов в хлоритовую структуру // Кристаллогенезис и минералогия: Материалы II Междунар. конф. СПб, 2007.
С. 68—71. 6. Зарайский Г. П., Удоратина О. В. Свинец и цинк в хлоритах и фенги-тах редкометалльного месторождения Тайкеу на Полярном Урале // Минералогия Урала. Том II. Миасс: Изд-во Имин УрО РАН, 2003. С. 143—151. 7. Зарайский Г. П., Васильев Н. В., Удоратина О. В. и др. РЪ-содержащий хлорит редкометалльного месторождения Тайкеу на Полярном Урале // Записки РМО, 2007. Ч. 136. № 7. С. 267— 282. 8. Озерова Е. Ю., Удоратина О. В. Пирохлоры из щелочных метасоматитов месторождения Тайкеу (Полярный Урал) // Геология и геоэкология северо-запада России: Материалы XIV молод. науч. конф., посвященной памяти К. О. Кратца. Петрозаводск, 2003. С. 74—76. 9. ОзероваЕ. Ю., Удоратина О. В. Фергусонит из щелочных метасоматитов месторождения Тайкеу (Полярный Урал) // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральско-го сегмента: Информ. материалы 12-й науч.
конф. Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар: Геопринт, 2003. С. 172—174. 10. Попов С. А., Удоратина О. В. Светлые слюды кварц-полевошпатовых метасоматитов севера Урала // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североураль-ского сегмента: Информ. материалы 6-й науч. конф. Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар: Геопринт, 1997. С. 124— 127. 11. Чевычелов В. Ю., Зарайский Г. П., Бородулин Г. П. и др. О двух типах танта-ло-ниобиевой минерализации в гранитах на примере месторождений Тайкеу (Полярный Урал) и Этыкинского (Восточное Забайкалье) // Минералогия Урала. Т. I. Миасс: Изд-во ИМин УрО РАН, 2003. С. 135— 142. 12. Удоратина О. В., Чевычелов
В. Ю., Зарайский Г. П. Особенности состава редкометалльных минералов Усть-Мра-морного месторождения (Полярный Урал) // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении: Тр. науч. чт. памяти П. Н. Чирвинского. Пермь: ПГУ, 2004. Вып. 6. С. 47—56. 13. Удоратина О. В., Зарайский Г. П. Химический состав редкометалльных минералов месторождения «Неудачное» (Полярный Урал) // Там же, 2005. Вып. 7. С. 119—127. 14. Удоратина О. В., Зарайский Г. П., Чевычелов В. Ю. Особенности химического состава редкометалльных минералов Лонготъюганского месторождения (Полярный Урал) // Там же, 2007. Вып. 10. С. 62—69. 15. Удоратина О. В., Зарайский Г. П., Чевычелов В. Ю. и др. Особенности химического состава фергусонитов месторождения Тайкеу (По-
лярный Урал) // Сыктывкарский минералогический сборник. Сыктывкар, 2007. № 35 С. 67—80. (Тр. Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН. Вып. 122). 16. Силаев В. И, Юхтанов П. П., Плоскова С. И. и др. Кадастр минералов европейского северо-востока России как отражение минеральной организации геологических комплексов // Сыктывкар: Геопринт, 2003. 76 с. 17. Rieder M., Cavazzini G., D’yakonov Yu. S. et al. Nomenclature of the micas // Canad. Mineral., 1998. Vol. 36. P. 41—48. 18. Номенклатура слюд: заключительный доклад подкомитета по слюдам Комиссии по новым минералам и названиям минералов Международной минералогической ассоциации (КНМНМ ММА) // ЗВМО, 1998. № 5.
C. 55—65. 19. Li G., Peacor D. R., Coombs
D. S., Kawachi Y. Solid solution in the celado-nite family: The new minerals ferroceladonite, K2Fe2+2Fe3+2Si8O20(OH)4, and ferroalumi-noceladonite, K2Fe2+2A^Si8O20(OH)4 // Amer. Mineral., 1997. Vol. 82. P. 503—511. 20. Апельцин Ф. P. Эволюция состава слюд как критерий редкометалльной минерализации гранитизированных кристаллических сланцев // Геология месторождений редких элементов. Вып. 30. М.: Изд-во АН СССР, 1966. С. 144—159. 22. Кузнецов Б. В., Силаев В. И., Лупашко Т. Н., Мельников В. С. Рентгенолюминесценция хлоритов и ее типоморфное значение // Записки ВМО, 1991. Ч. 122. № 4. С. 70—77. 23. Удоратина О. В. Кварц-полевошпато-вые метасоматиты севера Урала. Дис. ... канд. г м.-н. Сыктывкар, 1996. 243 с.
Короля шахмат заинтересовала
