Колонин Г.Р., Кандинов М.Н., Колмогоров Ю.П., Никандров С.Н., Палесский С.В., Попов В.А., Репина С.А., Федорин М.А., Широносова Г.П.
Современные возможности использования монацита как индикатора физико-химических особенностей петрогенеза


Современные возможности использования монацита как индикатора физико-химических особенностей петрогенеза
 
Колонин Г.Р.*, Кандинов М.Н. **, Колмогоров Ю.П. *, Никандров С.Н.****, Палесский С.В *,
Попов В.А ***, Репина С.А. ***, Федорин М.А *, Широносова Г.П. *
*Институт геологии и минералогии СО РАН, Новосибирск, kolon@uiggm.nsc.ru
**Государственный геологический музей им. В.И. Вернадского РАН, Москва
***Институт минералогии УрО РАН, Миасс
****Ильменский государственный заповедник, УрО РАН
 
Около полувека назад Тугариновым и Вайнштейном (1959) было предложено использовать монацит как важный петрохимический индикатор среды гранитообразования, что нашло широкое подтверждение в последующих работах российской геохимической школы (Бородин, Ляхович, Минеев и др.). Более редко этот минерал проявляется в условиях формирования месторождений, генетически связанных с щелочным магматизмом, свидетельствуя как о широком рассеянии РЗЭ в апатите, так и образовании ими своеобразных минералов и парагенезисов (Семенов, Попов и др.). Необходимо подчеркнуть, что ряд авторов (Динс, «Карбонатиты», «Мир», 1969; Ляхович и Ганзеев, 1996) обратили внимание на обедненность монацита, формирующегося в щелочных обстановках, тяжелыми лантанидами и Y. Наиболее полные сведения в этом отношении имеются в ряде монографий Семенова (1963, 1969, 1977, 2000), где выделены и другие важные типохимические особенности монацитов из пород щелочного ряда и их отличие от монацита из гранитоидных пород и их пегматитов. Например, для светло-желтого (до белого) монацита из щелочного массива Илимаусак (Юж. Гренландия) им было обнаружено, что редкие земли «более чем на 80% представлены лишь лантаном и церием, причем наблюдается необычно высокое для этого минерала соотношения La/Ce > 1 и La/Nd > 3 – 4. По данным хроматографии установлен следующий состав лантаноидов в монаците: La40,9Ce31,1Nd17,6Sm0,3» [3, стр.39].
В монографии [4] этот же автор приводит дополнительные типохимические особенности монацита из пегматитов, микроклинитов, а также гидротермальных жил с баритом, Mn-кальцитом и рибекитом, представляемых как дериваты сиенитов Пакканаду и Самалпатти, Юж. Индия. На основании данных, воспроизводимымых нами в Табл. 1, Е.И. Семенов рассчитал примерное отношение в них La:Nd:Sm = 2:1:0.05, существенно отличающееся от отношения 0.8:1:0.5 для бурых монацитов из гранитных мусковитовых пегматитов Курумбапатти. В то же время оно весьма близко к отношению 2.2:1:0.02, которое мы получили из пересчета приведенной выше лантанидной составляющей этого минерала из Илимаусака.
Современные аналитические методы анализа на редкие элементы открывают новые возможности использования эволюции состава РЗЭ в монаците а также в парагенных с ним алланите, апатите и др. минералах как индикаторов и РТХ-условий, и общей направленности магматических и метаморфических процессов. Например, еще 15 лет назад в работе Yurimotoetal. (1990) большой разрыв в содержаниях Nd и Sm в нормированных спектрах РЗЭ образцов монацита из биотит-мусковитовых и турмалиновых гранитов Южной Дакоты (США) был представлен как результат проявления тетрад-эффекта при фракционировании РЗЭ в ходе их кристаллизации. Smithetal (2000) при интерпретации генезиса крупного Fe-REE-Nb-месторождения Баян-Обо (Китай) карбонатитового типа использовали характер изменения отношения La/Nd в монаците, образовавшемся на разных стадиях постмагматического процесса. Болонин и Никифоров (2004) описали особенности и состав Th-содержащего монацита из карбонатитов Карасугского месторождения в Туве. Особенно хотелось бы отметить впечатляющую с методической точки зрения работу Pyle & Spear (2003), изучивших состав четырех генераций монацита, соответствующих различным Р, Т и другим условиям образования мигматитовых гнейсов Нью-Гемшира (США).
Разнообразие монацит-содержащих парагенезисов, установленных как для района Ильменского заповедника и Вишневых гор, так и для Полярного Урала и Тимана, позволяют рассматривать этот регион как благоприятный полигон для освоения возможностей современных методов физико-химического анализа для выявления типохимических особенностей монацита разного генезиса и сопоставления их с литературными данными. Наиболее важной и системной задачей представляется изучение монацитов, приуроченных к различным парагенезисам и зонам гранитных и миаскитовых пегматитов. Другая возможная задача – интерпретация химического состава монацита и физико-химические условий его образования на поздних стадиях формирования месторождений пьезооптического кварца Приполярного Урала, где РЗЭ-минерализация может быть представлена как монацитом (Суворова, 2001), так и сложным РЗЭ-Al-гидрофосфатом – флоренситом. Отдельного внимания также заслуживает изученное Юдовичем с соавторами (2001) масштабное гидротермальное концентрирование РЗЭ в зоне межформационного контакта докембрийского и палеозойского комплексов на хребте Малдынырд (Полярный Урал) с присутствующим в ней монацитом и другими редкоземельными минералами.
В таблице 2 в качестве первого результата проведенных исследований представлены результаты семи анализов монацитов Урала, выполненных в последнее время методом РФА-СИ в Центре синхротронного излучения ИЯФ СО РАН (Новосибирск). В эту группу образцов были добавлен также полученный от И.В. Швецовой (ИГ КНЦ УрО РАН, Сыктывкар) богатый Eu монацит (куларит) метаморфогенного генезиса (Тиманский кряж), и образец 43059 из района Акчатау, Казахстан. Методика выполнения анализов на РЗЭ и сопутствующие элементы изложена в работе [5].
Уже по этим предварительным данным можно выделить несколько групп монацитов, отличающихся по соотношениям различных РЗ и редких элементов. В частности, образцы КО22 и КО17 отличаются высокими содержаниями La при низких Pr, Nd и особенно Y. Монациты КО27 (м-ние Желанное) и КО28 (Тиман) можно отнести к Eu-разновидности минерала из-за аномально высокого содержания этого элемента (свыше 2%). Обратим также внимание на выявленные для них максимально высокие концентрации Nd, Sm и Gd. Наконец, образцы КО23, КО24 и КО29 резко обогащены Th и Zr, а также Rb. В то же время в последнем из них, как и в обр. КО19, присутствует около 6% Y. Несколько неожиданно, что особым сходством по содержанию практически всех изученных элементов обладают казалось бы генетически разные монациты КО22 (Вишневые горы) и КО17 (Акчатау).
В заключение подчеркнем, что для полноты картины было бы крайне желательно доизучение современными методами своеобразных по своему парагенезису монацитов, описанных в свое время Беловым (1937) для района оз. Булдым (Вишневые горы) и Свяжиным (см. ссылку [1]) для Мочалина лога (Потанины Горы). Главной же задачей остается детальное исследование состава и особенностей монацитов, имеющихся в Естественно-научном музее Ильменского государственного заповедника и в рабочих коллекциях сотрудников ИМин УрО РАН.
 
Работа выполняется при поддержке РФФИ, грант № 04-05-64370.
 
Литература
1. Кобяшев Ю.С., Макагонов Е.П., Никандров С.Н. Минералы Вишневых и Потаниных гор.Миасс: УрО РАН, 1998. 80 с.
2. Кобяшев Ю.С., Никандров С.Н., Вализер П.М. Минералы Ильменских гор. Миасс: УрО РАН, 2000. 118 с.
3. Семенов Е.И. Минералогия щелочного массива ИлимаусакМ.: Наука, 1969. 166 с.
4. Семенов Е.И. Типоморфизм минералов щелочных массивовМ.: Недра, 1977. 120 с.
5. Phedorin M.A., Bobrov V.A., Goldberg E.L et al. SR-XFA as a method of choice in the search of signals of changing palaeoclimates in the sediments of Lake Baikal, compared to INAA and ICP-MS // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2000. V. A448. №1-2. P. 394-399.
 
                                                                                                                                      Таблица 1
                          Состав лантанидов в монацитах Индии (∑Ln ≈ 100%) по данным [4]
Местонахождение
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
∑РЗЭ,%
Пакканаду
34,9
50,0
3,3
11,4
0,4
Самалпатти
28,8
48,0
4,8
17,4
0,8
0,2
69,08
Курумбапатти
14,8
39,4
4,6
17,3
11,3
11,0
0,8
1,7
54,53
Тривандрум
17,2
48,0
6,1
18,8
5,0
2,0
2,7
28,29
 
 
Таблица 2.
Результаты РФА-анализа на РЗ и другие элементы образцов уральских монацитов разного генезиса
 
№ анализа
№ образца
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Er
Y
KO19 Синарка*
37758
78691
129843
15144
45624
7464
381
5076
1322
6488
KO22 Вишневые*
53495
109128
122794
9832
22850
1687
187
520
110
468
KO23 Ильмены1*
37756
79577
122064
12133
31372
3543
264
1891
508
1968
KO24 Ильмены2*
37757
50705
132416
19700
55552
7938
7
2888
349
2975
KO27 Желаное
2592
70897
114513
17883
59732
10927
2454
6623
287
1818
KO28 Тиман
5113
54816
122413
19208
66766
11968
2292
6164
283
2115
KO29 Копь 298
298/165
55187
133198
17896
53888
7824
8
4486
885
5796
KO17 Акчатау*
43059
113237
128538
9366
19388
2600
0
1054
256
484
 
 
Rb
Sr
Th
U
Ti
Zr
Nb
Sb
 
KO19 Синарка*
37758
99
175
52308
1738
 
1669
 
 
 
KO22 Вишневые*
53495
82
514
23750
22
 
296
 
 
 
KO23 Ильмены1*
37756
295
365
116252
177
 
1389
 
 
 
KO24 Ильмены2*
37757
293
228
118344
1324
 
1532
 
 
 
KO27 Желанное
2592
30
529
8669
65
 
315
 
106
 
KO28 Тиман
5113
27
1053
3625
790
1713
296
96
 
 
KO29 Копь 298
298/165
252
229
94358
903
 
1174
 
 
 
KO17 Акчатау**
43059
81
191
29341
326
 
365
 
 
 
 
Примечания:1) Жирным шрифтом отмечены наиболее высокие содержания РЗ и других элементов в оответствующих монацитах.
2) Звездочками обозначены образцы из коллекции Музея истории Земли им. Вернадского, двойной звездочкой – образец монацита из р-на Акчатау (Казахстан).