Блог

Алексеев А.А., Тимофеева Е.А.
Редкоземельные фосфаты в горных породах и аллювиальных отложениях Башкирского мегантиклинория

РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ ФОСФАТЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ И АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ БАШКИРСКОГО МЕГАНТИКЛИНОРИЯ

А. А. Алексеев, Е. А. Тимофеева

Институт геологии УНЦ РАН, Уфа, Россия

 

               Сведения о редкоземельных фосфатах в горных породах западного склона Южного Урала (ЗСЮУ) до недавних пор ограничивались информацией о присутствии монацита в тяжелой фракции протолочек песчаников айской, зигальгинской и зильмердакской свит рифея [6] и такатинской свиты девона [3]. Новые данные, существенно расширяющие наши представления о минералогии этого региона, были получены нами в ходе изучения регионального метаморфизма горных пород и шлихо-минералогическом анализе аллювиальных отложений водотоков ЗСЮУ в связи с изучением проблемы алмазоносности Республики Башкортостан. Первые результаты, заключающиеся в выявлении монацита в петрографических шлифах метаморфических пород, были опубликованы нами в 2003 году [1, 2].

К настоящему времени наличие редкоземельных фосфатов на ЗСЮУ, кроме петрографических шлифов, установлено также в коренном проявлении и в шлихах в составе минералов тяжелой фракции аллювиальных отложений многих водотоков бассейна реки Белой; почти все эти проявления приурочены к области развития метаморфизованных отложений в восточной части Башкирского мегантиклинория, восточнее Юрюзано-Зюраткульского нарушения и местами западнее, непосредственно вблизи него. Основу зоны метаморфических пород составляет белорецкий эклогитсодержащий метаморфический комплекс с рифейско-вендским возрастом субстрата и поздневендским временем метаморфизма. Первоначально из редкоземельных фосфатов был выявлен монацит, диагностированный по оптическим свойствам в петрографических шлифах архивных коллекций геолого-съемочных работ, проведенных в пределах Башкирского мегантиклинория в пятидесятых–семидесятых годах прошлого века. Присутствие акцессорных метакристаллов монацита в единичных (реже до 2–3 зерен на шлиф) субидиоморфных и идиоморфных таблитчатых выделениях размером от 0.1 до 0.5 мм было установлено в нескольких десятках шлифов; в двух шлифах были отмечены сдвойникованные метакристаллы размером до 0.3–0.4 мм. Почти всегда в метакристаллах монацита фиксируется присутствие значительного количества мелких непрозрачных выделений ильменита и реже магнетита, углистого материала, реже кристалликов рутила, турмалина, однотипных с минералами основной массы монацитсодержащих метаморфических пород. Монацитовая минерализация зафиксирована в метатерригенных породах суранской, юшинской, машакской и зигазино-комаровской свит нижнего и среднего рифея, представленных преимущественно филлитами, филлитизированными глинистыми сланцами и филлитизированными глинистыми алевролитами.

В коренном проявлении монацитсодержащие породы установлены пока на одном участке в северной части хребта Б. Шатак в филлитизированных глинистых алевролитах юшинской свиты нижнего рифея, обнажающихся по старой лесовозной дороге. Монацит в них представлен рассеянной редкой вкрапленностью серых и темно-серых (из-за включений рудных минералов) призматических кристалликов размером до 0.3×1.0 мм; в подчиненном количестве, судя по данным минералогического изучения шлиха из элювия коренных пород, присутствуют желтые и медово-желтые, без включений рудных минералов, преимущественно таблитчатые кристаллы монацита. Мощность пачки сланцев с монацитовой минерализацией не установлена, но она может быть и значительной, судя по повышенному содержанию монацита в аллювиальных отложениях реки Б. Авзян, пересекающей указанный хребет в широтном направлении.

Более широко и разнообразнее редкоземельные фосфаты представлены в аллювиальных отложениях водотоков бассейна р. Белой. При этом фиксируются две неравнозначные зоны их развития. Первая слабо проявленная приурочена к контакту палеозойских и докембрийских отложений вдоль западной границы Башкирского мегантиклинория; здесь мелкие (0.1–0.2 мм) в различной степени окатанные зерна монацита в очень малом количестве наблюдаются в русловом аллювии водотоков, размывающих толщу песчаников такатинской свиты девона, шлихи из протолочек которых отличаются высоким содержанием монацита.

Вторая зона развития редкоземельных фосфатов в аллювиальных отложениях водотоков приурочена к восточной части Башкирского мегантиклинория и полностью совпадает с областью развития метаморфических пород. Почти во всех изученных 130 пробах руслового и террасового аллювия, отобранных в водотоках этой зоны, фиксируется присутствие, в не окатанном или очень слабо окатанном виде, монацита до десятков знаков на пробу; очень часто, но в меньшем количестве, ксенотима, и нередко в единичных зернах или местами до десятков знаков, флоренсита. Монацит представлен преимущественно в таблитчатых и толстотаблитчатых кристаллах или их обломках с типовой для него медово-желтой окраской и реже в призматических кристаллах серого цвета. Размеры таблитчатых выделений достигают 1.5–2 мм, при этом более крупные кристаллы монацита в аллювии связаны с участками развития сильно метаморфизованных пород белорецкого метаморфического комплекса. Ксенотим наблюдается в изометричных светлоокрашенных зернах и редко в кристаллах дипирамидального и удлиненно-призматического облика размером до 1–1.5 мм. Флоренсит развит в основном в участках развития слабо метаморфизованных пород и представлен в мелких остро ромбоэдрических кристаллах буровато-зеленоватой окраски до 1 мм по удлинению. В поперечных разрезах кристаллов флоренсита нередко отмечаются включения углистого материала в виде “хиастолитового” креста.

Монацит, ксенотим и флоренсит имеют оптические константы, близкие к приводимым в справочниках. Монацит, даже в мелких зернах, легко диагностируется при наблюдении с помощью спектральной насадки СПО–1 по присутствию в видимой области спектра ясно заметной широкой полосы поглощения на границе красной и желтой частей спектра, состоящей из трех–четырех сближенных линий абсорбции лантана в 576, 577 и 593 нм [4], и двух линий поглощения в зеленой области спектра в интервале 510–530 нм. Ксенотим характеризуется наличием размытых линий абсорбции иттрия в интервале 510–550 нм в зеленой части спектра и тонких линий иттрия, эрбия и лантана в красной части спектра в интервале примерно 640–670 нм.

Микрозондовые анализы редкоземельных фосфатов были выполнены Е. И. Чуриным в Институте минералогии УрО РАН (г. Миасс). Монациты, как из коренных пород, так и из аллювия, резко обогащены легкими лантаноидами и имеют как Ce>La>Nd, так и Ce>Nd>La характер распределения (рис. 1). Во многих проанализированных монацитах присутствует чералитовый (кальций–ториевый) минал, о чем свидетельствует прямая корреляционная зависимость между содержаниями кальция и тория (рис. 2). Содержание чералитового минала обычно невысокое, но в серых призматических монацитах из коренных пород содержание ThO2 в пределах одного кристалла может изменяться от 1 до 17 мас. %, видимо, свидетельствуя о заметно выраженной зональности в распределении редких земель и тория. В ксенотиме с 36–44 % Y2O3 повышенные содержания имеют диспрозий (4–6.8 % Dy2O3), иттербий (3–4 % Yb2O3) и эрбий (3.5–5.5 % Er2O3). Флоренсит из русловых отложений также имеет Ce>La>Nd характер распределения редких земель при низких (менее 1–2 %) содержаниях CaO, FeO, BaO, PbO и ThO2 (менее 1 %).

По сумме РЗЭ (120–176 г/т) и характеру их распределения с сильным обогащением легкими элементами (La/Yb= 12–20) филлитизированные терригенные породы с акцессорным монацитом из коренного проявления весьма близки к глинам и глинистым сланцам различных регионов Земли и, в том числе, к глинам Русской платформы [5], что может рассматриваться как подтверждение метаморфогенного происхождения редкоземельных фосфатов как в коренных породах, так и в аллювиальных отложениях восточной подзоны Башкирского мегантиклинория. Кроме того, метаморфогенное (и метаморфогенно-гидротермальное) происхождение описываемой редкоземельно-фосфатной минерализации Башкирского мегантиклинория обосновывается также тесной пространственной совмещенностью ареала развития этих минералов с зоной развития метаморфических пород рифея и венда, повсеместной ассоциацией монацита, ксенотима и флоренсита в тяжелой фракции шлихов аллювиальных отложений с минералами метаморфических пород – альмандином, биотитом, турмалином, рутилом, ильменитом, цоизитом, хлоритоидом, выявлением монацита и ксенотима в элювии и делювии метаморфических сланцев, частым присутствием в фосфатах в виде включений рудного и углистого вещества, намечающейся зональностью в развитии фосфатной минерализации, связанной с развитием флоренсита и серого призматического монацита в областях распространения пород низкой (филлитовой и зеленосланцевой) ступеней метаморфизма и таблитчатого более крупного монацита и, отчасти, ксенотима – в участках, сложенных породами средней и высокой ступеней метаморфизма.

Проявления описанных здесь редкоземельных фосфатов в коренных породах и аллювиальных отложениях речных долин бассейна верхнего течения р. Белой представляют новый, ранее неизвестный на ЗСЮУ, тип редкоземельной минерализации, пока в целом не имеющий практического значения, хотя аллювиальные отложения отдельных участков речных долин (например, в верховьях р. Б. Авзян) являются бедными монацитсодержащими россыпями.

 

Литература 

  1. Алексеев А. А., Тимофеева Е. А.Редкоземельно-фосфатная минерализация в метатерригенных толщах рифея Башкирского мегантиклинория // Геол. сборник, №3. Уфа: ИГ УНЦ РАН, 2003. С. 194–195
  2. Алексеев А. А., Алексеева Г. В., Тимофеева Е. А.Монацитовая минерализация и перспективы редкоземельного оруденения в рифейских отложениях Башкирского мегантиклинория // Геология, полезные ископаемые и проблемы экологии Башкортостана. Том 2. Уфа: ИГ УНЦ РАН, 2003. С. 112–115.
  3. Беккер Ю. Р.Литологические особенности олигомиктовых пород девона алмазоносных районов Южного Урала // Геология и полезные ископаемые Урала и Тургая. Л.: ВСЕГЕИ, 1960. С. 73–102.
  4. Калинин С. А., Наймарк Л. Э, Марзуванов В. Л., Исмагилова К. И.Атлас спектральных линий для стеклянного спектрографа. М.: Госгеолтехиздат, 1956. 47 с.
  5. Мигдисов А. А., Балашов Ю. А., Шарков И. В. и др.Распространенность редкоземельных элементов в главных литологических типах пород осадочного чехла Русской платформы // Геохимия, 1994. № 6. С. 789–803.
  6. Орлова М. Т.Акцессорные минералы древних немых толщ западного склона Южного Урала // Геология и полезные ископаемые Урала. Л.: ВСЕГЕИ, 1960. С. 31–43.

 

 

Подписи к рис. Алексеев-2

 

Рис. 1. Состав монацитов коренных пород и аллювия восточной подзоны Башкирского мегантиклинория на диаграмме La2O3–Nd2O3–Ce2O3.

 

Рис. 2. Диаграмма содержаний Th2O3 и CaO в исследованных монацитах.