В. П. Молошаг1, В. А. Прокин1, В. Н. Удачин2, Сорока Е.И.1
1 – Институт геологии и геохимии УрО РАН, г.Екатеринбург moloshag@igg.uran.ru
2 – Институт минералогии УрО РАН, г.Миасс
 
Редкоземельные и редкие элементы в субвулканических породах
Сафьяновского колчеданного месторождения
(Средний Урал)
 
Авторами было изучено распределение редких, рассеянных и редкоземельных элементов (РЗЭ) в вулканических и субвулканических породах кислого ряда, которые пространственно и генетически связаны с рудными телами Сафьяновского месторождения. Поскольку в отечественной литературе опубликовано сравнительно небольшое число анализов рудовмещающих пород, по сравнению с неизмененными их разностями, был проанализирован максимально полный спектр элементов. Исследовано десять проб из карьера с расчетом дублирования каждой из выделенных разновидностей пород.
Наряду с РЗЭ определялся ряд редких элементов и, кроме того, выполнялись силикатные анализы пород. Анализы проб на РЗЭ, редкие и рассеянные элементы выполнялись Д. З. Журавлевым в ИМГРЭ на масс-спектрометре Perkin Elmer ELAN 6000, в качестве внутреннего стандарта использован In. Силикатные анализы выполнены в Институте минералогии УрО РАН (аналитик Т. В. Семенова) по стандартной методике. Результаты приведены в табл.
По соотношениям Zr/TiO2 и Nb/Y, которые используются в качестве реперных для установления исходных пород [10], все анализируемые 10 проб, в целом, соответствуют ранее выделенной рудоносной базальт-андезит-дацит-риодацитовой субформации Режевской зоны [2].
Соотношения редких земель соответствуют таковым для неизмененных разностей кислых пород. Различия состоят в более низких значениях содержаний РЗЭ в рассматриваемых измененных породах (см. табл.). В спектре РЗЭ наблюдается устойчивый минимум концентрации европия по данным расчета величины Eu/Eu*, которая представляет собой отношение измеренного содержания европия к средним геометрическим значениям концентраций самария и гадолиния, приведенных к метеоритному стандарту [5]. Для неизмененных разновидностей пород данная величина близка к единице, что соответствует эмпирически найденной логарифмической последовательности снижения содержаний РЗЭ в порядке возрастания их атомного номера.
 
Таблица
Содержание редких земель, циркония, ниобия (г/т) и петрогенных (%) элементов в рудовмещающих субвулканических породах
Сафьяновского месторождения
Проба
1-00
22-00
96-00
98-99
119-99
123-99
133-99
192-00
244-00
228-00
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
La
4.85
1.27
6.59
2.87
1.79
1.11
19.45
2.78
1.47
20.58
Ce
12.49
5.97
16.28
6.18
4.96
4.81
4.92
5.10
7.34
4.71
Pr
1.54
0.36
1.91
1.10
0.66
0.25
1.19
0.71
0.49
0.84
Nd
6.07
1.42
7.44
4.55
2.85
1.11
5.33
3.23
2.01
3.64
Sm
1.56
0.37
2.01
1.27
0.88
0.32
1.19
1.02
0.56
1.06
Eu
0.16
0.07
0.34
0.13
0.26
0.06
0.09
0.11
0.06
0.22
Gd
1.67
0.29
2.27
1.45
1.10
0.34
1.20
1.18
0.60
1.17
Tb
0.29
0.05
0.36
0.22
0.18
0.06
0.21
0.22
0.09
0.22
Dy
1.76
0.31
2.06
1.55
1.05
0.40
1.50
1.43
0.54
1.37
Ho
0.45
0.08
0.49
0.36
0.27
0.10
0.34
0.38
0.14
0.36
Er
1.38
0.29
1.46
1.08
0.83
0.32
0.95
1.14
0.46
1.08
Tm
0.21
0.04
0.20
0.19
0.12
0.05
0.17
0.16
0.08
0.15
Yb
1.48
0.36
1.41
1.11
0.83
0.39
1.06
1.16
0.53
1.14
Lu
0.25
0.05
0.24
0.19
0.14
0.06
0.16
0.18
0.09
0.19
Σ REE
34.13
10.93
43.04
22.23
15.93
9.37
37.76
18.79
14.46
36.72
Eu/Eu*
0.29
0.68
0.42
0.29
0.81
0.54
0.23
0.30
0.32
0.59
Zr
88.09
85.69
56.58
75.06
69.49
65.69
71.77
73.16
77.46
75.56
Nb
4.51
1.88
1.63
1.95
1.47
1.21
2.00
2.29
2.01
1.51
Nb/Y
0.43
1.12
0.11
0.24
0.22
0.47
0.25
0.22
0.64
0.17
Zr/TiO2
0.10
0.09
0.10
0.08
0.03
0.03
0.10
0.08
0.10
0.03
SiO2
79.88
79.58
76.08
76.80
75.38
73.34
80.64
73.14
75.00
69.46
TiO2
0.10
0.11
<0.05
0.12
0.11
0.10
0.11
<0.05
0.10
0.14
Al2O3
11.76
11.82
10.44
12.60
13.50
12.24
11.38
13.64
12.30
16.27
Fe2O3
0.54
0.45
4.35
0.65
1.50
2.09
0.14
0.96
0.84
1.48
FeO
0.18
0.25
0.38
0.86
0.48
1.65
0.30
1.08
1.62
0.97
MnO
<0.01
Н.о.
<0.01
0.02
Н.о.
0.03
0.01
0.01
0.06
<0.01
MgO
0.41
0.59
1.39
0.74
0.42
2.11
0.18
2.44
1.35
1.14
CaO
0.22
Н.о.
0.14
0.45
0.23
0.39
0.27
0.68
0.12
0.25
Na2O
2.95
0.76
0.20
5.81
2.98
2.49
5.02
3.12
2.83
8.15
K2O
1.44
1.26
1.96
0.36
1.94
1.81
0.26
0.82
0.91
0.22
H2O–
0.24
0.72
0.22
<0.10
0.18
0.10
0.14
0.20
0.14
0.16
п.п.п.
2.10
4.14
4.92
1.18
2.82
3.26
0.84
3.28
4.10
1.86
P2O5
0.07
0.10
0.06
0.07
0.12
0.11
0.07
0.07
0.05
0.08
CO2
0.29
0.35
0.40
0.25
0.18
0.44
0.19
0.54
1.30
0.88
S2-
0.15
0.14
4.14
0.49
0.89
1.13
Н.о.
<0.10
0.26
<0.10
Сумма
99.89
99.78
100.14
99.66
99.66
99.72
99.37
99.44
99.42
100.18
 
Примечание: 1 – серицитизированный кварцевый порфир, 2 – лимонитизированный серицит–кварцевый метасоматит по кварцевому порфиру, 3 – окварцованный кварцевый порфир из дайки, 4 – серицитизированный и хлоритизированный кварцевый порфир с гематитом, 5 – рассланцованный плагиоклазовый риодацит, 6 – карбонатизированная, сульфидизированная брекчия дацитов, 7 – измененные кварцевые порфиры, 8 – лимонитизированный серицитизированный, хлоритизированный, кварцевый порфир, 9 – вторичный кварцит с карбонатами, 10 – измененный кварц–плагиоклазовый порфир из дайки.
 
 
Европиевый минимум характерен для пород, измененных, согласно нашим оценкам, как в высокотемпературных (>200 °С), так и в относительно низкотемпературных (<200 °С) условиях.
Подобный минимум содержания европия отмечается в измененных фациях кислых пород из активной гидротермально-магматической системы Вулкано из Эоловой островной дуги, Италия [6], в измененных туфах кислого состава из сульфатно-хлоридной геотермальной системы Национального парка Йеллунайф, Вайоминг, США [8], в кислых рудовмещающих вулканитах Александринского месторождения [3], в гидротермально измененных риолитах канадских месторождений Маттагами-Лейк, Квебек [9] и др.
Основными концентраторами РЗЭ в неизмененных разностях кислых пород являются акцессорные минералы: апатит, сфен, ортит и эпидот [4, 7]. Апатит в виде единичных зерен отмечается во всех исследуемых пробах. Распределение РЗЭ в проанализированных породах подобно таковому для апатита и монацита из неизмененных пород, исследованных ранее, – в обоих случаях наблюдался европиевый минимум [4, 7].
Незначительные содержания фосфора в исследованных породах (см. табл.), в целом, соответствуют содержаниям в неизмененных разностях [2], что хорошо согласуется с редкой встречаемостью апатита. В качестве концентратора редких земель не исключается ортит, находки которого описаны в рудах Новоберезовского колчеданного месторождения, Рудный Алтай [1]. Также, по-видимому, в исходных породах присутствовал сфен. В гидротермальных процессах этот минерал преобразуется в рутил и, далее – в анатаз, который часто фиксируется в аншлифах благодаря характерным оптическим свойствам. Эпидот в описываемых породах не наблюдался. Обращает на себя внимание увеличение содержания редких земель в серицитизированных породах (табл., обр. 1), при этом европиевый минимум совпадает с таковым для карбонатизированных разностей исследуемых пород (табл., обр. 6, 9).
Таким образом, наиболее вероятным носителем редкоземельных элементов является апатит. Поведение редкоземельных элементов, первоначально входивших в состав сфена, пока не прослежено.
На примере исследований геохимии редкоземельных и редких элементов рудовмещающих пород Сафьяновского месторождения, подвергнутых гидротермальным изменениям, показана возможность их использования для диагностики исходных пород. Состав апатита, как основного концентратора РЗЭ, можно рассматривать в качестве одного из геохимических индикаторов природы субстрата локализации колчеданного рудообразования.
 
Литература
  • Демин Ю. И., Сергеева Н. Е. Редкоземельная минерализация на Новоберезовском колчеданно-полиметаллическом месторождении (Рудный Алтай) // Геология рудных месторождений, 1982. Т. 24. № 4. С. 95–100.
  • Коровко А. В., Грабежев А. И., Двоеглазов Д. А. Метасоматический ореол Сафьяновского цинково-медного месторождения (Средний Урал) // Докл. АН СССР, 1988. Т. 303. № 3. С. 692–695.
  • Тесалина С. Г., Масленников В. В., Сурин Т. Н. Александринское медно-цинково- колчеданное месторождение. Миасс: Институт минералогии УрО РАН, 1998. 228 с.
  • Шардакова Г. Ю., Шагалов Е. С. Распределение редких элементов в породообразующих и акцессорных минералах гранитоидов Урала // Геохимия, 2004. № 3. С. 254–269.
  • McDonough W. F., Sun S.-s. The composition of the Earth // Chemical Geology, 1995. V. 120. No . P. 223–253.
  • Fulignati P., Gioncada A., Sbrana A. Rare-earth element (REE) behaviour in the alteration facies of the active magmatic-hydrothermal system of Vulcano (Aeolian Islands, Italy) // J. Volcanol. Geotherm. Res. 1999. V. 88. P. 325–342.
  • Hoskin P. W. O., Kinny P. D., Wyborn D., Chapell B. W. Identifying accessory mineral saturation during differentiation in granitiod magmas: an integrated approach // J. Petrol., 2000. V. 41. № 9. P. 1365–1396.
  • Lewis A. J., Palmer M. R., Sturchio N. C., Kemp A. J. The rare earth element geochemistry of acide-sulphate and acide-sulfate-chloride geothermal systems from Yellowstone National Park, Wyoming, USA // Geochim. Cosmochim. Acta. 1997. V. 61. No. 4. P. 695 – 706.
  • Pan Y., Fleet M. E., Barnett R. L. Rare-earth mineralogy and geochemistry of the Mattagami Lake volcanogenic massive sulfide deposit // Canad. Miner. 1994. V. 32. No 1. P. 133 – 147.
  • Paulick H., Hermann W., Gemmell J. B. Alteration of felsic volcanics hosting the Thalanga massive sulfide deposit (Northern Queensland, Australia) and geochemical proximity indicators to ore // Econ. Geol. 2001. V. 96. № 5. P. 1175–1200.