Блог

Мурзин В.В.,Варламов Д. А.
МИНЕРАЛОГИЯ Au-REE-СОДЕРЖАЩИХ РОДИНГИТОВ КАРАБАШСКОГО МАССИВА ГИПЕРБАЗИТОВ НА ЮЖНОМ УРАЛЕ

МИНЕРАЛОГИЯ Au–REE-СОДЕРЖАЩИХ РОДИНГИТОВ КАРАБАШСКОГО МАССИВА ГИПЕРБАЗИТОВ НА ЮЖНОМ УРАЛЕ

 В. В. Мурзин¹, Д. А. Варламов²

¹Институт геологии и геохимии УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия

²Институт экспериментальной минералогии РАН, г. Черноголовка, Россия

Родингиты (хлограпиты) Карабашского массива альпинотипных гипербазитов, локализующиеся в центральной его части, являются необычными образованиями, специализированными на золото и, как установлено нами, на редкоземельные элементы (REE). Золото-редкоземельная (Au-REE) специализация родингитов сближает их с магнетит-хлорит-карбонатными метасоматитами краевых частей этого же массива. Оба типа пород характеризуются высоким содержанием Ti, P, Mn, а также Sr, Y, Zr, Nb, U, Th, REE. В магнетит-хлорит-карбонатных метасоматитах нами были обнаружены и описаны ильменит, самородное золото, циркон, редкоземельные и радиоактивные минералы – монацит, ортит, торианит, иттрокразит-(Y) [2, 3]. Несмотря на ранее проведенное детальное исследование минералогии родингитов изученного массива [6], минералы редких, редкоземельных и радиоактивных минералов в них не были обнаружены. В настоящем исследовании приводятся результаты минералогического изучения типовой пробы золотоносных родингитов с ∑REE около 400 г/т, в ходе которого указанный пробел был частично восполнен. Некоторые минералы обнаружены в изученных родингитах впервые: перовскит, циркон, бадделеит, кальциоанкилит, уранинит, торианит, алланит-(Се).

По нашим представлениям, тела родингитов Карабашского массива сформированы в три стадии [4]. Родингиты 1 стадии – мелко-среднезернистые хлорит-андрадит-диопсидовые породы с различными соотношениями слагающих их минералов. Синхронно с родингитами вмещающие серпентиниты превращены в породу, сложенную почти нацело тонко- и мелкозернистым хлоритом и содержащую реликтовый серпентин и хромшпинелид. Продукты 2 стадии развиты среди ранних родингитов в виде неравномерно распределенных прожилков лестничного типа мощностью до 10 см, сложенных крупнозернистым диопсидом и, в меньших количествах, хлоритом, гидроандрадитом, магнетитом и ильменитом. Местами диопсидовые прожилки выходят во вмещающие хлоритолиты и серпентиниты, которые повторно хлоритизированы по сети тонких трещин с образованием более крупнозернистых агрегатов. Хлоритовые, диопсидовые и диопсид-хлоритовые прожилки формируют оторочки вдоль тел родингитов мощностью до 1.5 м. Формирование родингитов завершилось отложением небольшого количества кальцита 3 стадии, который слагает тонкие прожилки и мелкие гнезда (до 2–3 см).

Изученная проба представлена среднезернистым родингитом, сложенным диопсидом, гранатом и хлоритом (в порядке уменьшения содержания). Участками порода содержит редкие мелкие (не более 1–2 мм) прожилково-гнездовые выделения позднего диопсида с линзочками кальцита. Она представлена, таким образом, продуктами совмещения всех трех стадий родингитов. Микроэлементный состав пробы, определенный методом ICP-MS, приведен в табл. 1.

Особенностью участков совмещения разностадийных продуктов 1 и 2 стадий является тонкая химическая неоднородность всех породообразующих минералов. Эта неоднородность является результатом неполного замещения ранних Fe-диопсида, Ti-андрадита, хлорита их менее титанистыми и железистыми разновидностями поздних генераций. Освободившиеся в результате замещения Fe и Ti зафиксировались во вновь образованных магнетите, ильмените, перовските, титаните.

Гранат неоднороден по цвету – от преобладающего коричневого до темно-бурого. Химический состав его отвечает титансодержащему андрадиту (1.2–11.1 мас. % TiO₂). Коричневая его разновидность содержит наименьшее количество TiO₂ и до 11 мол. %гроссулярового минала. Темно-бурый гранат наиболее титанистый и глиноземистый – до 21 мол. % гроссуляра. Обе разновидности граната содержат также магний (до 2.4 мас. % MgO, или до 9 мол. % пиропа) и ванадий (до 1.2 мас. % V₂O₅). Высокотитанистый гранат слагает реликтовые участки неправильной формы размером менее 50 мкм в массе малотитанистого граната. Согласно [6], гранат изученных родингитов содержит до 0.68 ф.е. гидроксила, т. е. является гидроандрадитом.

Клинопироксен представлен железосодержащим диопсидом (до 4.4 мас. % FeO, редко до 7.6 мас. %) с содержанием волластонитового минала 46.7–52.4 мол. %. Железо распределено в пределах отдельных зерен диопсида неравномерно. Не обнаруживая выраженной зональности, оно концентрируется то в центральной, то в краевой частях кристаллов или даёт пятнистую картину распределения. Содержание Ti, Cr, Al, Mn, Na, K в нем, как правило, находится в пределах погрешностей определения метода. В целом, химический состав клинопироксена изученной пробы отвечает типичному его составу [6] в ранних и поздних родингитах во всех рудных телах месторождения. При этом, по-видимому, в пробе присутствуют кристаллы как ранней наиболее железистой генерации этого минерала, так и менее железистой поздней генерации.

Хлорит обычно неравновесен с гранатом и замещает его. Агрегаты его сложены смесью перемежающихся лейст маложелезистого клинохлора-пеннина (2.85–10.01 мас. % FeO) и железистого пикнохлорита-диабантина (17.2–20.6 мас. % FeO). Возрастные взаимоотношения фаз с различной железистостью не ясны, возможно, что более железистый хлорит образуется при замещении андрадита.

Акцессорные минералы родингитов представлены минералами Ti (титанит, перовскит), P (апатит), Zr (циркон, бадделеит), U, Th, REE (уранинит, торианит, алланит-(Се), кальциоанкилит), хромшпинелидом, а также мелкими частицами рудных минералов –никелина, маухерита и медистого золота, заключенными в гранате. Выделения апатита и титанита размером до 0.2 мм тесно ассоциируют друг с другом, часто образуя совместные срастания. По отношению к диопсиду и гранату они ксеноморфны и выполняют промежутки в кристаллических агрегатах последних, возможно, заполняют микрополости в породе. Перовскит локализуется в виде кристаллов или выделений неправильной формы размером до 0.1 мм в центральных частях зерен титанита (рис. 1). Алланит-(Се) образует хорошо ограненные зональные кристаллы размером 0.1–0.2 мм (рис. 2), выполняющие, совместно с апатитом, хлоритом и минералами титана полости в гранат-диопсидовом агрегате. Центральная часть кристаллов алланита часто содержит пустоты (поры), иногда заполненные кальциоанкилитом и мелкими Ca-REE карбонатно-силикатными и карбонатно-фосфатными фазами.

Повышенные концентрации Zr, U и Th в родингите обусловлены присутствием в них мелких (менее 0.1 мм) зерен циркона. Несмотря на небольшие размеры выделений циркона, в них постоянно обнаруживаются еще более мелкие включения бадделеита ZrO₂, уранинита UO₂ и торианита ThO₂ (рис. 3). Парагенезис минералов Zr, U и Th в родингите подчеркивается наличием отчетливой прямой корреляцией концентраций этих элементов в различных пробах как родингитов, так и прилегающих к ним хлоритолитов и серпентинитов. Легкие РЗЭ максимально концентрируются в собственных минеральных фазах – кальциоанкилите (Ca,Sr)REE(CO₃)₂(OH)·(H₂O), а также еще недоизученных Ca-REE карбонатно-силикатных и карбонатно-фосфатных фазах, богатых La, Ce, Pr, Nd, Sr. Отметим также находки мелких частиц граната, содержащего до 4 мас. % REE и выделяющихся в виде включений в диопсиде.

Кальциоанкилит – минерал, развитый в щелочных пегматитах и щелочно-карбонатитовых комплексах Хибин, Урала, Бразилии, Конго, Китая и др. и часто рассматривающийся вместе с синхизитом, паризитом и монацитом как минерал гидротермальной стадии карбонатитов [7]. На Урале он встречен в Вишневогорском месторождении ниобия [5], а также в гранат- и турмалинсодержащих гранитах и гранито-гнейсах повышенной щелочности Октябрьского массива на Приполярном Урале (см. статью. Д. А. Варламова в настоящем сборнике). В изученном родингите кальциоанкилит – наиболее поздний минерал, заполняющий интерстициальные полости в агрегатах Ti-андрадита, а также развитый по сети микротрещин в гранат-диопсид-хлоритовой массе (рис. 4). Размер отдельных выделений кальциоанкилита не превышает 20 мкм.

Отмечены следующие особенности химического состава акцессорных минералов родингита:

1) Апатит представлен гидроксиапатитом (фтор и хлор, а также редкоземельные элементы, в пределах погрешностей анализа, в нем не зафиксированы). Зерна апатита однородны по составу, однако, иногда в них обнаруживаются участки размером до 20 мкм, обогащенные стронцием, до 4.8 мас. % SrO.

2) Титанит и перовскит характеризуются повышенным содержанием легких редкоземельных элементов, до 1.5 мас. % La₂O₃ и до 1.2 мас. % Ce₂O₃ (табл. 2). Титанит иногда содержит до 2.5 мас. % F. Часто перовскит имеет выраженные каймы с повышенным содержанием REE (до 4 мас. %), при отсутствии REE в центральных зонах.

3) Выделяются две разновидности алланита-(Се) (см. табл. 2). Первая (алланит-1), локализующаяся в виде небольших участков в центральной части зональных кристаллов, характеризуется наиболее высокими концентрациями Fe, Al, REE (La, Ce). Вторая (алланит-2) слагает промежуточные и внешние части кристаллов и более богата по отношению к первой Ca, Ti, Mg. Следовательно, реализуется характерная для структуры эпидота схема гетеровалентного изоморфизма: Ca²⁺Al³⁺ ↔ REE³⁺Fe²⁺(Mg²⁺). Коэффициент корреляции между кальцием и ∑REE = 0.86. Отметим также очень высокие концентрации титана в изученных алланитах (до 8.5 мас. % TiO₂).

4) Кальциоанкилит (0.7–0.8 ф.е. Ca) представлен почти непрерывным изоморфным (R_corr= 0.91) рядом между La и Ce разностями, от преимущественно лантановых (La+Pr/Ce+Nd > 1.1) до существенно цериевых (La+Pr/Ce+Nd <0.5). Содержание стронция варьирует от почти полного отсутствия до 4.25 мас. % SrO, т. е. от практически чистого кальциоанкилита до промежуточного члена ряда кальциоанкилит – анкилит. Наличие примесей FeO и MgO, вероятно, связано с присутствием микровыделений других карбонатов.

Таким образом, минералы редких металлов и РЗЭ образовались при затухании процесса родингитизации в условиях деформационной трансформации вещества ранних родингитов и, скорее всего, относятся к завершающим продуктам 2 стадии. Высокие концентрации РЗЭ в родингите, а также выявленное нами обогащение этими элементами прилегающих к родингитам хлоритолитов и серпентинитов свидетельствуют об их привносе родингитизирующим флюидом [2]. Транспорт РЗЭ во флюиде происходил, по-видимому, в виде комплексных соединений их с карбонатными и фосфатными лигандами, что характерно для условий зон деформаций и рассланцевания [8]. Полученные нами данные о минералогии редких и редкоземельных элементов свидетельствуют о возможном генетическом единстве родингитов с магнетит-хлорит-карбонатными метасоматитами Карабашского массива, рассматривающимися рядом исследователей как проявление карбонатитов, а также о близости этих образований к проявлениям силачского щелочного лестиварит-карбонатит-хлоритолитового комплекса, выделенного В. Я. Левиным с соавторами [1]. Породы этого комплекса распространены в гипербазитах Ильмено-Вишневогорской зоны, непосредственно примыкающей с востока к зоне ГУР, в которой расположен Карабашский массив.

Исследование осуществлялось при финансовой поддержке Российского Фонда фундаментальных исследований (грант РФФИ № 04-05-64679), грантов Минобрнауки РНП.2.1.1.1840 и «Поддержка ведущих научных школ» (НШ-4210.2006.5).

Литература 

1. Левин В. Я., Роненсон Б. М., Самков В. С. и др.Щелочно-карбонатитовые комплексы Урала. Екатеринбург: Уралгеоком, 1997. 274 с.
2. Мурзин В. В., Ронкин Ю. Л.Геохимия редкоземельных элементов как показатель генезиса золотоносных родингитов Карабашского массива альпинотипных гипербазитов (Южный Урал) // Металлогения древних и современных океанов–2007. Гидротермальные и гипергенные рудоносные системы. Т. 2. Миасс: ИМин УрО РАН, 2007. С. 5–10.
3. Мурзин В. В., Варламов Д. А., Попов В. А. и др.Минералого-геохимические особенности золото-редкометально-редкоземельной минерализации хлорит-карбонатных пород Карабашского массива гипербазитов (Южный Урал)// Урал. минералог. сборник, № 13. Миасс: ИМин УрО РАН, 2005. С. 123–145.
4. Мурзин В. В.Происхождение флюида при формировании золотоносных родингитов по изотопным данным (на примере Карабашского массива альпинотипных гипербазитов, Южный Урал) // Докл. РАН, 2006. Т. 406. № 5. С. 683–686.
5. Никандров С. Н.Поздняя акцессорная редкометальная минерализация в Вишневогорском щелочном комплексе // Новые данные по минералогии Урала. Свердловск: УрО АН СССР, 1988. С. 60–70.
6. Спиридонов Э. М., Плетнев П. А.Месторождение медистого золота Золотая Гора. М.: Научный мир, 2002. 220 с.
7. Nasraoui M., Toulkeridis T., Clauer N., Bilal E.Differentiated hydrothermal and meteoric alterations of the Lueshe carbonatite complex (Democratic Republic of Congo) identified by a REE study combined with a sequential acid-leaching experiment // Chem. Geology, 2000. V. 165. Is. 1-2. P. 109–132.
8. Rolland Y., Cox S., Boullier A. M. et al.Rare earth and trace element mobility in mid-crustal shear zones: insights from the Mont Blanc Massif (Western Alps) // Earth Planet. Sci. Lett., 2003. V. 214. P. 203–219.

Таблица 1

Микроэлементный состав (ICP–MS) изученной пробы родингитов, г/т