775

Сорохтина Н.В., Когарко Л.Н., Сенин В.Г.
Закономерности распределения Th в редкометальных минералах океанических карбонатитов

Закономерности распределения Th в редкометальных минералах океанических карбонатитов
 
Сорохтина Н. В.*, Когарко Л. Н.*, Сенин В. Г.*
Институт геохимии и аналитической химии РАН им.В.И. Вернадского, Москва, alkaline@geokhi.ru
 
В кальцитовых карбонатитах архипелага Зеленого Мыса (о. Фого) среди минералов-концентраторов редких металлов последовательно образуются цирконолит, циркон, пирохлор, Nb-Zr-Ti-Si фазы и торит. В первичных акцессорных минералах океанических карбонатитов, в том числе цирконолите торий находится в качестве микропримеси. Во вторичных фазах, образованных по цирконолиту, торий образует самостоятельные минералы, а также в виде примеси входит в циркон.
Цирконолит является наиболее ранним редкометальным минералом и в виде отдельных кристаллов располагается среди карбонатов в ассоциации с цирконом, титанитом, магнетитом, апатитом, флогопитом и кальцитом. Уплощенно-призматические кристаллы цирконолита однородны и без следов замещения. Циркон представлен зернами неправильной формы, часто его выделения морфологически напоминают таблитчатые кристаллы цирконолита (рис. 1), иногда наблюдается развитие граней призм и пирамид (рис. 2). Кристаллы циркона обладают фазовой неоднородностью, в центральных участках располагаются изометричные включения торийпирохлора, размером до 50 мкм. В промежуточных зонах между цирконом и торийпирохлором выделяются участки близкие по составу к Nb-Zr оксиду (возможно цирконолиту) или участки заполнены фазой Nb-Zr-Ti-Si состава (табл. 1). В единичном случае в цирконе встречено очень мелкое (10 мкм) выделение торита, содержание ThO2 – 70.08; La2O3 – 0.14; Ce2O3 – 0.08; Nb2O5 – 0.05; ZrO2 – 0.21; Y2O3 – 0.14; FeO – 0.12; TiO2 – 0.08; CaO – 1.66 мас.% (кремний не определялся). Краевые участки кристаллов циркона незональные и отвечают по составу циркону. Вероятно, циркон с полифазными включениями образовался путем замещения более раннего цирконолита. При полном замещении первичного минерала в краевых частях выделений отмечается рост призматических кристаллов циркона без включений (см. рис. 2). Образование циркона по цирконолиту характерно для континентальных карбонатитов щелочно-ультраосновных массивов Кольского полуострова (Себльяврский массив), в гидротермально измененном раннем кальцитовом карбонатите наблюдалось образование цирконовых оторочек по цирконолиту [1]. Минералы группы пирохлора являются наиболее распространенными редкометальными минералами пород карбонатитовой серии. Пирохлор образуется во всех типах карбонатитов. Торий-содержащий пирохлор встречается в континентальных карбонатитах крайне редко, обычно торием обогащены уранпирохлоры ранних карбонатитов [2].
Химический состав циркона и сосуществующих с ним фаз из океанических карбонатитов представлен в таблицах 1, 2. Содержание тория в цирконолитах преобладает над содержанием урана, в среднем они составляют: ThO2 – 2-5 мас.%, UO2 – до 2 мас.%., распределение тория зональное, краевые части кристаллов обеднены этим элементом. Содержание тория в цирконе в центральных участках может достигать 4 мас.%, краевые зоны кристаллов практически не содержат ThO2. Геохимическим и типоморфным признаком, характерным для пирохлоров океанических карбонатитов, является обогащение их радиоактивными элементами, вплоть до образования в них торийпирохлора. Торийпирохлор океанических карбонатитов является натриевым и обогащен Ca, он занимает четкую позицию и выделяется в отдельное поле составов, отличное от поля, занимаемого составом минералов группы пирохлора континентальных карбонатитов (рис. 3). По соотношению катионов, занимающих позицию В, торийпирохлоры океанических карбонатитов отличаются повышенным содержанием Ti и невысоким содержанием Nb, они обогащены радиоактивными и REE элементами (см. рис. 3).
Анализируя взаимоотношения выявленных в карбонатитах Зеленого мыса редкометальных минералов, можно выделить следующий эволюционный ряд минералов: цирконолит – торийпирохлор, торит, силикаты Ti-Zr-Nb – циркон. Торий в океанических карбонатитах накапливается в конечных продуктах преобразования ранних редкометальных фаз, в то время, как в континентальных карбонатитах ранних стадий Th в качестве элемента-примеси входит в состав первичных редкометальных минералов и самостоятельных фаз не образует. В поздних континентальных карбонатитах гидротермального генезиса Th рассеивается, его содержание в редкометальных минералах незначительно.
 
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ грант 05-05-64144-а и гранта Президента РФ для государственной поддержке ведущих научных школ НШ-4818.2006.5.
 
Литература
1. Сорохтина Н.В., Волошин А.В., Пахомовский Я.А. Образование и преобразование минералов циркония в карбонатитах Себльяврского массива (Кольский полуостров) // Минералогическое общество и минералогическая наука на пороге XXI века. Тез. докл. СПб.: IX съезд Минералогического общества при РАН, 1999. С. 256-257.
2. Сорохтина Н.В. Минералогия карбонатитов в зонах контакта с ультраосновными, щелочными породами и фенитами Себльяврского массива // Автореферат канд. дисс. Апатиты, 2000. 25 с.

 

 
                                                                                                                                                   Таблица 1
Химический состав Nb-Zr-Ti-Si фаз и циркона из карбонатитов Зеленого мыса, мас.%
 
№№
1*
2*
3*
4*
5*
6
7
8
9
10
11
CaO
23.79
9.89
7.42
4.52
5.99
0.70
0.42
0.07
0.27
0.16
0.16
BaO
0.10
0.00
0.19
0.03
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.40
0.00
SrO
0.08
0.06
0.30
0.14
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.19
0.16
Na2O
1.65
1.10
0.68
0.30
0.00
0.00
0.00
0.00
0.01
0.19
0.16
La2O3
0.00
0.41
0.14
0.23
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.73
0.44
Ce2O3
0.29
2.10
1.67
0.89
0.00
0.00
0.00
0.00
0.08
0.00
0.45
Nd2O3
0.23
1.22
0.53
0.40
0.00
0.00
0.00
0.00
0.02
0.00
0.02
Y2O3
0.07
0.52
0.35
0.60
0.00
0.00
0.00
0.00
0.27
0.00
0.00
TiO2
33.77
11.38
9.07
6.38
0.00
0.00
0.00
0.00
0.01
0.00
0.35
Nb2O5
6.26
25.81
22.63
9.82
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.29
0.32
Ta2O5
0.00
0.72
1.16
0.31
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
FeO
0.55
0.46
0.53
0.64
0.05
0.00
0.16
0.11
0.05
0.53
0.03
MgO
0.00
0.00
0.08
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.03
0.02
0.03
SiO2
28.92
5.44
10.27
22.57
28.74
32.26
31.77
32.20
31.80
28.10
28.85
Al2O3
0.06
0.01
0.05
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.17
0.00
ZrO2
1.83
10.34
14.00
43.89
58.29
64.38
63.99
63.15
62.39
65.40
67.09
HfO2
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.07
0.10
0.03
0.00
0.00
0.00
PbO
0.15
0.06
0.00
0.08
0.03
0.00
0.00
0.00
0.08
0.00
0.00
ThO2
3.57
16.27
10.51
3.67
0.46
0.46
0.82
3.99
1.56
0.88
1.07
UO2
0.00
4.47
6.82
2.11
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.28
0.34
Сумма
101.32
90.26
86.40
96.58
93.56
97.87
97.26
99.55
96.57
97.34
99.45
 
Примечание: анализы 1-5* – Nb-Zr-Ti-Si фазы, анализы 8, 9, 11 – участки из центральной зоны