CC BY
56
с
*
‘Ве&ъ.Яик, сентябрь, 2010 г., № 9
РЕДКОМЕТАЛЛЬНЫЕ АПОГРАНИТЫ
Коллективом ученых ИЭМРАН (г. Черноголовка) и Института геологии на основании полевых, лабораторных и экспериментальных исследований разработаны критерии редкометалльности для гранитоидов Восточного Забайкалья. Проведено сравнение средкометалльными гранитоидами Полярного Урала, для которых экспериментально установлен привнос в форме фторидов У, РЗЭ, ЫЬ, Та, Zr, Щ.
Редкометалльные граниты Полярного Урала (Апельцин и др., 1967), нередко называемые «апогранитами», в генетическом отношении далеки от них, поскольку граниты выступают лишь как субстрат, а не как продуцент рудных растворов. Возможность поработать на классических «апогранитах» Восточного Забайкалья и сравнить их с полярноуральскими появилась в ходе совместных исследований в рамках научной школы с 2001 по 2009 гг.
Редкометалльные граниты Восточного Забайкалья. Zr/Hf отношение. В последние годы на примере редко-металльных гранитов Забайкалья, Центрального Казахстана и Рудных гор показано, что Ъг-Н отношение уменьшается в ряду гранодиорит ® биотитовый гранит ® лейкогранит ® литий-фтористый гранит. На основе экспериментальных данных установлено, что причиной является более высокое сродство к гранитному расплаву гафния, чем циркония. От ранних к более поздним фазам внедрения (для эталонного кукульбейского комплекса) степень обогащения (МЬ, Ы, Сз, Ве, Бп, ^ Мо, Та, №э, В1, Б) и обеднения (М^, Са, Бе, Т1, Р, Бг, Ва, V, Со, N1, Сг, Ъг, МЕЕ, У) элементами последовательно нарастает. Это сопровождается столь же последовательным уменьшением величины отношения Ъг/Ж (от 40 до 2), которое может служить надежным индикатором генетического родства, глубины фракционирования и редкометалльной перспективности гранитов. Принципиальное значение для формирования рудных зон имеет появление собственных минеральных фаз Та и N в граните в виде акцессорного колумбита-танталита магматического происхождения. Водный флюид не в состоянии отнять Та и N из расплава, но он может их взять из рассеянных акцессорных минералов в закристаллизовавшемся граните. Экспериментально установлено, что в кислых фторидных растворах танталониоба-ты достаточно хорошо растворимы, что делает возможным перенос Та и восходящим потоком богатого фтором постмагматического флюида и переотложение этих металлов с обо-
гащением вплоть до промышленных концентраций под экраном орогови-кованной кровли в верхней части куполов гранитов. Ъг-Ж отношение как критерий редкометалльной перспективности гранитов, несомненно, найдет применение при исследовании известково-щелочных гранитоидных магматических комплексов.
5ЕМ МАС 4 00 кх
ОЛТЕ КУ28/0* Ое*с* 1«\/?ЭОО
Р5иА Gro.jp ІЄМ ИА£
Вновь сформировавшиеся минералы
Редкометалльные граниты Полярного Урала. Породы, несущие промышленное оруденение, как на Полярном Урале, так и в Восточном Забайкалье во многом схожи. Результаты сравнения типичных «апограни-тов» Забайкалья с редкометалльными апогранитами Полярного Урала, показывают, что редкометалльные породы Полярного Урала образовались, как и апограниты Восточного Забайкалья, из обогащенного щелочами (К-№) и летучими (Б) компонентами
флюида. Однако анализ данных позволяет нам предположить, что мы имеем дело с различными типами ред-кометалльных пород или с существенно переработанными, преобразованными «апогранитами», для которых не разработана на сегодняшний день генетическая модель формирования. Нерешенным вопросом остается возраст редкометалльных пород севера Урала, а также некоторые минералогогеохимические особенности (поведение свинца, присутствие тяжелых редких земель, радиоактивность). Неопределенность генезиса полярноуральских месторождений обусловлена мно-гоэтапностью рудного процесса, сложностью и длительностью истории формирования месторождений, участием в нем как магматических, так и мета-соматических процессов. Новые данные косвенно указывают на то, что в качестве источника редких металлов могут служить щелочные породы.
Эксперименты. Результаты экспериментов по выщелачиванию редких элементов (Та, N1^, Ъг, ^ РЬ, ТИ, и, НМЕЕ) из природных гранитоидов севера Урала показали саму возможность их привноса. Установлено, что при грейзенизации образуются новые минералы — альбит, микроклин, слюда (мусковит типа селадонита с высоким содержанием А1203), при альбитизации — альбит, эгирин. Показательно новообразование цинксодержащих слюд, свинецсодержащих минералов и иттрие-вых минералов (типа таленита), а также У-флюорита. В растворе после проведения опыта концентрация элементов незначительно, но увеличивалась. При воздействии на одну и ту же породу различных растворов состав (набор) и содержание элементов существенно менялся. Даже при малой концентрации элементов в растворе выявляются следующие тенденции: кислые фтори-дые растворы обогащаются элементами, типичными для гранитов А1 и Оа, и, что очень важно, такими рудными элементами, как Та, №э, Ъг и В. В щелочных (солевых) растворах увеличивается концентрация К, Р, Б, Сг, Мп, МЬ, Сз, Ва, ^ Т1, РЬ ТИ, И, и такие же тенденции характерны для тяжелых редких земель (Тт, УЬ, Ьи).
V/
‘SedH.Mctc, сентябрь, 2010 г., № 9
1000
100
10
0.1
1_а Се Рг N01 Бт Ей Сс1 ТЬ Оу Но Ег Тт УЬ 1_и
Распределение редкоземельных элементов в редкометалльных метасоматитах Т айкеу (показаны серыми линиями) и в сланцах вмещающей метаморфической толщи:
1 — редкометалльный метасоматит из контакта со сланцем; 2 — сланец из контакта; 3 — сланец после эксперимента; 4 — сланец Тайкеу на удалении от контакта
Экспериментальные работы по моделированию воздействия процессов метасоматоза на породы субстрата месторождения Тайкеу (Полярный Урал) показали особенности поведения РЗЭ. Привнос У, РЗЭ, №, Та, Ъг, Ж, смоделированный экспериментально, близок к наблюдаемому в сланцах Тайкеу. Это указывает на соответствие подобранных условий (Т = 400 °С, Р = 1 кбар) условиям, существовавшим при формировании зоны экзоконтакта редкометалльных метасоматитов. Принципиально важной является концентрация Б как основного агента для переноса Та, в меньшей степени №э, Ъг, Ж. В сланцах контакта фтор активно связывается во флюорит, что сразу влечет за собой образование акцессорной ред-кометалльной минерализации.
Полученные нами экспериментальные данные по миграции рудных
элементов в форме фторидов важны для понимания параметров рудного процесса.
Исследования проводились в рамках научной школы «Экспериментальное моделирование метасоматизма и рудообразования», руководителем которой являлся д. г.-м. н. Георгий Павлович Зарайский. 1. НШ-1644.2003.5 (2003—2005 гг.) — Количественная оценка роли гидротермально-метасо-матических и магматических процессов в генезисе танталовых месторождений апогранитового типа в куполах редкометальных литий-фтористых гранитов. 2. НШ-7650.2006.5 (2006— 2007 гг.) — Экспериментальное обоснование физико-химической модели образования редкометальных месторождений тантала, ниобия, лития, связанных с гранитами. 3. НШ-3763.2008.5 (2008—2009 гг.) — Экспериментальное исследование влияния кислотности-
щелочности среды на поведение Та и Nb в гидротермальных флюидах и алюмо-силикатных расплавах.
Литература
Васильев Н. В., Зарайский Г. П., Удо-ратинаО. В., СкоробогатоваН. В. Поведение редких элементов при формировании щелочных редкометалльных метасоматитов месторождения Тайкеу (Полярный Урал) // Материалы I Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А. П. Карпинского. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2009. С. 331-334.
Зарайский Г. П., Аксюк А. М., Девято-ва В. Н, Удоратина О. В., Чевычелов В. Ю. Цирконий-гафниевое отношение — индикатор фракционирования редкометалльных гранитов // Петрология, 2009. Т. 17, № 1. С. 28—50.
Удоратина О. В., Зарайский Г. П. Проблема генезиса редкометалльных ме -сторождений Полярного Урала (Тайкеус-кий рудный узел) // Петрология и минералогия севера Урала и Тимана. Сыктывкар, 2005. Вып. 3. С. 140—153. (Тр. Ин-та геологии Коми НЦ УрО Российской АН. Вып. 119).
Удоратина О. В., Зарайский Г. П., Соболева Ю. Б. Экспериментальное моделирование выщелачивания редких металлов при альбитизации и грейзенизации природных гранитоидов // XV Российское совещание по экспериментальной минералогии. Институт геологии Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар: Геопринт, 2005. С. 203—207.
Zaraisky G. P., Aksyuk A. M, Devyatova V. N., Udoratina O. V. and Chevychelov V. Yu. Zr/Hf ratio as an indicator of fractination of rare-metal granites by the example of the kukulbei complex, Eastern Transbaikalia // Petrology, 2008. Vol. 16, № 7. Р. 710—736.
К. г.-м. н. О. В. Удоратина
