Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Минералогия и генезис месторождений апатита в метаморфических породах докембрия

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Минералогия и генезис месторождений апатита в метаморфических породах докембрия"

ГОСУДДРСТВШШЙ ЗНИБЕРСИТИ!

РГ6 од

- 5 АПР 1993

На правах рукописи

ГУЛИЙ Василий Николаевич

НШЕРАЛОГИЛ И ГЕНЕЗИС МЕСТОРОЖДЕНИЙ АПАТИТА а НЕТАЫ0Т4ИЧЕСКИХ ПОРОДАХ ДОКЕМБРИЯ

Специальность 04.00.20 - минералогия, кристаллография

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-мийералогическшс наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ ' 1993

Робота шполнеаа па кафэдро ианоралогвд и в Института Земной кори Сяшст-ПетерОургского государственного университета.

Официальные опползлты: доктор геолого-мипвраяогичвсюп наук

Л.П.Кшщтина (ИГГД ГАН,Санкт-Петербург) доктор гводого-кьшаралогичеыдах цаук, <Ш.-корр.РАН,Е.А.Кудаш <ИГ4М АНУ.Кивв) доктор геодого-кшшралогичеишх паук Н.И.Цдаа (ИЛСАН, ЬЬсква) Ведущая организация: Вороцзгдашй государственный университет.

Защита состоится * " д^Л^чЛ 1993 г. в ^_час. в оуд. 5г1 ва заседании спаЦзашшрованаого совета Д 063.57.27 по аадате диссертаций иа соискание ученой степени докторе гео-лого-мшерахогических шук ира Сагшт-ПотэрОургском государственном университете (193034,г.Саакт-Пэторбург, Университетская пай. 7 /9,гволоипе«шй факультет).

С диссертацией чохшэ ознакомится в Научной библиотеке км. А .И. Горького пра Санкт-Петербургском госуштерситетэ.

Автореферат разослан ^и сг/ЛГС/ 1993г.

Учений секретарь спацаализерованшго сонета

Т. Ф.Семенова

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время установлена важтя роль апатитоиостзх метаморфических пород как потенциальных ииточни-1сов фосфэршх руд.что определяет необходимость изучения этих образований дм выработки минералогических критериев их фсрмационпого подразделения, а тают поисков и оценки подобных мостороздений в различных регионах развития докембрийских пород.На кенеэ важной является и научная сторона этой проблем»,так как широкое распространение в пределах древней щитов мзсторогэдепиА апатита указывает па существование в докембрии эпох фосфатонакошкзшш я исследование этих месторождений способствует шяттяапию условий миграции фосфора в земной; коре,его концентрации и кристаллизации фосфатов с ассоциирующими мяиерадами.В настоящее г?ро;ля отсутствуют обсбщешше моде-формирования месторождений апатита в ?«этаморфнчвсках породах докембрия. Отсутствует также и систематическое описание минеральных парэгенесисов, а также не установлены типоморйшо признаки апатита и ассоциирующих минералов в месторождениях этого типа. Из этого вытекают основные следующие задачи работы: 1. Составление систематической характеристики минеральных ассоциаций и типоморфных признаков минералов' апатитоносных пород и руд.

г. Определение условий, благоприятных для накопления и рассеивания фосфора в метаморфических породах.

з. Построение обобщенных моделей ¡гроцесса шнералообразовалия для' апатитоносшх пород и руд разных типов.

Выявление минералогических признаков,которые можно использовать для формациошюго подразделения месторождений апатита,сбосно веши критериев их поясков и оценки, а также при разработке рациональных схем технологического обогащения фосфатоносных пород.

Работа базируется

на исследованиях автора, начатых в 1978 году в Институте геологии Я<5 АН СССР,и продолженных затем в Санкт-Петербургском университете . а хода выполнения госбидаетных и хоздоговорных работ кафедрой минералогии под руководством проф.Л.Г.Булаха. В основу работы положены материалы по месторождениям апатита Алданского,Украинского,Валтай-

з

ского и Канадского щитов,Прибайкалья и Северо-Китайской шштформи. Они охватывают псе известные к настоящему времени типы впатитонос-нш. пород и руд.

Для решения поставленных задач использован комплекс минералогических, геологических и петрографических методов, так как только комплексный подход позволяет всесторошше охарактеризовать изучаемые объекты и создать базу для теоретических построений. С помощью топких инструментальных методов детально изучены особенности внутреннего строения и характер поверхности мигаралов, их химический состав и раснроделоние примесей и разнофазошх вювочешй в апатите и в сопутотвумцих минералах, определены ебсояюпшй возраст фосфат-mix руд,изотопный состав c,o,s,sr.распроделоние редкоземельных элементов и v в апатите и сосуществуидих минералах.На основании анализа реальных парагепезисоп алатитоносных пород и физико-химических диаграмм, построенных в разных координатах, разработана обобщенная модель минералооброзопашш длл месторовдешШ апатита в докембрии.

Научная новизна работа. В работе впервие обобщен и систематизирован материал по тшюморфным особенностям апатита и сосуществующих мипералов месторождений апатита, связанных с мэтаморфическими иородарди докембрия.Проведен анализ сходства-различия мор|1»логии,химического состава и физических свойств апатита и сопутствующих минералов из различных парагеаэзисов и месторождений и вмещающих их пород.Показана связь изученных особенностей минералов с вариациями химического и минерального состава пород.

На основе, анализа реальных мишралышх аарагонизисов, физшго-хиигчоских расчетов и спублммвашшх экспериментальных дашшх показано, что протолит метаморфических впатитоносиих пород представлял собой уже непосредственно в палеобассейнах седиментации особые осадки,по составу отвечающие этим породам.Вероятность образования карбонатов или диопсида определялась активностью растворенной углекислоты и ионов Si .Возможность появления и количество тех или иных минералов в парагенезисе связано с наличием и формой необходимых компонентов в первичном растворе.

Практическая значимость работы.В хода исследований выявлены и

4

обоснованы литологаческие и стратиграфические фактери контроля апатитовой минерализации в метаморфических породах.Провиден доталыщ.1 анализ минерального и химического состава пород и руд наиболее важных в практическом отношения объектов Алданског'о цита,изучен минеральный и химический состав технологических проб месторождения Се-лигднр,Мустолаах,Шртсээп,Укдуска. Предложен комплекс минералогических признлков и критериев для использования при лоисково-оцоночпих работах на фосфатное сирье этого типа.

Материал]» исследований передам! ТУГРЭ ПГО "Якутскгеологая" и Новомосковской КЭ ПГО "ГКукргеологин" и использован« при планировании гоолого-разведочных работ и при подготовка отчетных материалов по геолого рззнедочшм работам на фосфатное сырье,а тахта институтами ДИМС, КМР и ГИГХС при решении проблем обогащения апатитовых РУД Срлягдярского и других месторождений апатита Якутии.

Апробация работы.По тема работа издана в соавторства монография и имеется около 45 публикаций. Основные положения диссертации докладывались на Дальневосточном региональном петрографическом со-вощзпии (Хабаровск ,1931), П тематической конференции "Петрология а геохимия зндогенных процессов" (Иркутск, 1931).Всесоюзном совещании "Акцессорные минералы метаморфических пород и их роль в познании геологической истории докембрия" (Москва.1363), научной сессии УВД "Проблемы региональной минералогии" (Львов,1982). П Всесоюзном совещании! "Природные газы Земли а их роль в формировании земной кори и местороздениЯ полезных ископаемых" (Москва,1982), Всесоюзном совещания "Докембрийскка трогоше структуры Байкало-Амурского региона и их металлогения" (Новосибирск,1583),Всесоюзной научной сессии по проблеме "Критерии отличия штаморфогвшшх и магмятогешшх гид-ротермальних месторождений" (Улан-Удэ, 1983),уп Всесоюзном совещании но термобзрометрш и геохимии рудообразуицих флюидов" (Львов, 1985), I Всесоюзной конференции по проблемо "Условия образовать и закономерности размещршм стратиформных месторождений деетных,редких и благородных металлов" (Фрунзе .1995), Научной сессии СевероКавказского отделения РМО "Минерядого-гвохимичесжин критерии прогноза локального орудонсния"' (Цел Л ЭОС), IV Всесоюзном минералогичес-

ком семинаре "Минеральные кларкк и природа их устойчивости" (Душанбе, I98G), Всесоюзном совещали "Гешззис и ресурсы каолинов и огнеупорных каш" (Москва,1986), Всесоюзном совещании "Литогенез и ру-дообразоващю" (!.{осква,1936),'<1 Всесоюзном металлогеническом совещании "Нетадлогош!Я Сибири" (НовосибирскД98?), vi Всесоюзном симпозиуме по изоморфизму ((.focKBa,I988),tI Всесоюзном симпозиума "Термодинамика п геологии" (Маасс,19в8),региональной. конференции "Ката-мор!югешшя металлогения Урала" (Миасс,1988),*11 Всесоюзном симпозиуме по стабильным изотопам в геохикиа (liociam, 1989) .научной сессии УМО "Проблем экологической минералогии" (Львов, 1989), viii международном симпозиуме iasod (Оттава,1990), Всесоюзном совещании "Металлогения докембрля и шташрфоганяое рудообразовашш" (Киев. 1990), сгазде Всэроскйского минералогического общества (СПб,1992), а. также на семинарах и докладах в ряде зарубежных организаций: ¿'ханьском геологическом университете (КНР), Геологической службе и Унивореитзте Шизуока (Япония).

Огромную признательность автор »трахает профессору ка$>вдри минералогии Санкт-Петербургского ушгсарситета А.Г.Вулэху за нооце-нимуп многолетнюю помощь и оказанное содействие ç работе.Исследованиям способствовала таюш поддержка у многодатшвв контакта о геологам» ТУГРЭ ПРО "Якутсктеология" r.Ç.Çoajpiso q В.Ц.С^чкрюш, a ^аща с коллегами из различных отраслевых и 'академических институтов: Л .Н. Лиане й, С. П. Мурзаовым, Р. Ц, Фейзу лл!ащм, В. Я. Шабашевыц, А. Р. Энтаным, H-К. Цдишм. Значите льнов содействие получено автором от Л.Ф.Еорксен-ко.Й.А. Борцовского, Л - Г. Гилжхско£|, 0. H. Дойниковой Д Д. Иевлева, Г. В. Ку з-нецова ,Ф. А-.Лотюкова ,Н. И. Кедре донской, Ç .В.НорозоЕойД.Р.Нестерова,

Ю.Д.ПуШКареВа.С.А.ЕЬбЫ.У. Itlhara,T.Fur-ut»,K. Jârvie, P. John , S.Mit-

chei 1,8. J.R«ed,K.Ta«ki,при вшшиеиид разнообразиях аналитических исследований. В разное время автор получал цритйчеркиэ замечания, консультации и дружеские советы от Л.Н.Белысовой.А.Б.Ёобро^аДД.Зо-дотарава, В. Г. Кривовичова, Д. П. Сэрдючэпко Д. Л. Сшзоронова, В. С, Шкодзин-ского,Г.М.Яце5жо.Всем трэчисданнш лицам автор вараааэт искрвшша блнгодарность.Особой благодарностью хочется откатить помощь В.В.Петровой при сморщенна диссертации.

6

Работа состоит из введения,сами глав и заключения обидам объемом текстового материала .¿65стр. и включает табл., й^ рис. и список литературн в З^ГГтжленовашй.

Глава I

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АПАТИТА В ДОКЕМБИШСКЙХ ЮТАМОРФИЧЕСКЕХ ПОРОДАХ

Анализ распределения апатита показывает, что он встречается в метаморфических породах независимо от степегс» регионального метаморфизма,их химического и минерального состава.Только п ассоциации с минералами Са и мд количество апатита соизмеримо с содержаниями других породообразующих минералов,очевидно, из-за их формирования в условиях благоприятных для накопления в равной мере и Са,мя и р.

Глава 2-ГЕОЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕНОСТй ШЛЮРОЖДЕШК АПАТИТА

в дошерийских метаюринеских породах.

Геологическая позиция месторождений апатита в докембрийских толцах

Анализ вещественного состава апатитоносшх пород позволяет выделить три группи месторождений апатита: в первой группе апатит выявлен только с карбонатами (месторождения Дорожим!! и Нирянджа - Алданский щит.ХуанмвЛпшг - Сшю-Корейский щит),во второй - только с даопеидом (Укдуска.Пиаь и Тагяарар - Алданский щит, месторождения ■ района Гатино .- Канадский щит.Фазенда Пянела - Гвианский щит), а в труть-й ■ он встречается и с карбонатами и с даопсидом (Селигдяр.Иу-столаах.Бирикззн.Чукурдан и ЛевнЯ Бурный - Алданский щит).

¡.Тела апатитоносинх карбонатшк пород месторождений Дорокноа и Нирянджа имеют форму пластов или линз, согласно зэлегаища среда вмещающее их гнейсов и кристаллических сланцев федоровской святи. Мощность тол составляет первцо десятки метров,а по простиранию они прослеживаются от нескольких десятков до первых сотой метров.

Месторождение Хуанмейлинг приурочено к пачке пересляиваицихся гнейсов.мраморов и сланцев группи Хонган рангопротерсзойского возраста. Апататоносше мрамори залегают в виде протяженных слоен (до

I.C км) ;um пикдшмшгацихся no простиранию линз (шршо сотни кот-ров), мощность» от 2 до 50 мэтров.

■:.В пределах мь-еторозднпия Уеду ска отчетливо картируется асим-матричпая сииклщюльная складка, крылья которой сложены гнййоами и кристаллическими сланцами, а ядерная часть - апатитоцосны.-.ш пи-роксеношми породами, являющимися одни.« из горизонтов ш>чки пород верхов олекминской серии.Кх максимальная мощность достигает 200 м.

На месторождениях ïuniapap и Бишь апатит связан с пироксеповы на по|х}даиа, залегающими согласно среди гпойешз и кристаллических сланцев федоровской спиты п виде пластов и линз,мощностью от 30 до 100 м при их протяженности от 50 м до 1200 м.

Hь Канадском щите в области развития х'решмьекой серии в гор норудшн районах Бонкрофт и Гат'шю месторождения апатита ¡гредстав-леш пластовыми анатито-дионсидовими рудными телами (мощностью от 20 до 200 ta.no ыростараыш до 2 км), перосяаивамцимиси с гнейсами.

Апатитовая минерализация на месторождении Фазенда Падала (Ба-гия,Бразилия) связана с диоисвдовыми породами,залегающими согласно среда лептиннтоп,гнейсов и кварцитов в виде отдельных прослоев мощ-ностьц от 5 до 150 метров и щютяжошюсть до Я километров.

ь.Слоистое строение месторождения Селмгдар выявлено Л.Н.Кичи-гшшм.В.Н.Егшщм.И.П.Кушнаревым.А.Г.Булахом и А.А.Золотаревым. Оно обусловлено переслаиванием гнейсов,кристаллических сланцев, мраморов, анатитонос.ных кьльцифиров и алатито-карбонатно-"фор(;теритових" пород. Ближе к осевой линии месторождения преобладают апатитонасше карбонатные порода.по направлению к условной границе мэсторождепия псе более доминируют гиэйсц и сланцы.Внутри ниеторохдвиия и основном развиты апатитоносше карбоаатпыэ породы. Среда шс заключены многочисленные пронласты гнейсов и кристаллических сланцев, ориентированных взаимопераллельно и согласно с залеганием вмещающих пород/гак что внутренние строение местороздения, как и его фланговые части, является стратифэршшм.

В разрезах месторождений Мустолаах.Бирикээн, Чукурдан и Левый Бурный обычно выделяется несколько обособлешшх тел карбонатных и диопсздових апатитошсшх пород соразмерной мощности (около 300м),

а

чередующихся с прослоями гнейсов и кристаллических сланцев, вместо с которыми они формируют едюуп слоистую толщу.Переходные разпоиид пости мезду карбонатный! и днопсидспыми породами с примерно равным содержанием карбонатов и днопсида внявло™ только па месторождении Чукурдан. Маломощные (До Юм) тела анат'лтонопшх конгломератов,залегающих грубо согласно среди вмещающих их 1Ю1ЮД,установлены В' про делах месторождений Мустолах, Левый Бурный, Бнрикоан.

Месторождения апатита известны в метаморфических породах каждого из докембрийских щитов, но наибольшие масштабы и разнообразие их характерны дан Алданского щита, что позволяет рассматривать его как удобный эталон при решении проблем генезиса атих месторождений.

Млнералого-петрографичоские особенности апатитоносных пород и руд

Петрографические особенности и минеральный состав анатитонос-ных пород принципиально сходны во всех их местонахождениях.

Апатитопосные карбонатные породы имеют чаще всего буроватый, розоватый,желтый или белый цвет, что в основном связано с их минеральным составом или формой выделений отдельных минералов. Для пород характерны массивные .пятнистые .полосчатые и брекчиевие текстуры,которые определяются наличием,формой и характером распределения карбонатов,апатита или второстепенных минералов.

В зависимости от состава карбоната и преобладавшего второстепенного минерала внделягггея доломитовые, мартит-кварцевые,сульфитные , силикатные и кальцитовые разновидности апатитоносных карбонатных пород. От! представляет собой генетически единый комплекс пород, несколько различающихся лишь но количественным соотношениям ми пералоп и образующих друг с другом постепешше перехода.

Диопсидовыи породы внешне удивительно однообразны и дат них характерен простой минеральный состав. Они имеют темно-зелену» окраску, обычную для участов сложенных дионсидом и апатитом, и более сеетлуи - при увеличении количеств скаполита . (микроклина). Породи обладают массивной текстурой и обычно мелкозерниста. Они сложе1Ш, помимо диопевда и апатита, второстепенными флогопитом, амфиболом.

скаполитом,микроклином,то преобладанию которых выделены отдельные разновидности дионсидових пород, и акцессорными титанитом,магнетитом,сульфидами.Выявлено внешнее сходство беззпатитовых диопсидовых пород за пределами мэстороздений с диопсидовыми породами,развитый! . в их предел.чх, что указывает на близкие условия 1« Армирования.

Анатитоносные конгломераты имеют зеленоватый или зеленовато-бурый цвет.Структура их грубообломочнвя.Текстура в масштабе образца неориентированная,редко грубослоистяя.Обломки представлены апатитом,а роль цемента играют хлорит,вормикудат,карбонаты.

Геологические и возрастные взаимоотношения аиатитоноашх пород

Переслаивание апатитоносных и ассоциирующих с ними сшшкатншс пород в пределах контура месторождения и за его границами указывает на их близкий геоло1-ический возраст. Возраст же самого апатита, определенный изохронным рь-рь--мотодом с 253, во всех породах месторождений Алданского щита одан а тот же н составляет 1856 - 6 млрд. лет.Зто близко к значениям,полученным и-рь методом в апатите и дар-коне из месторождения Укдуска (Неймарк и др.,1934) и и-рь методом в апатите из местороздений Центрального Алдана (Эитин и др.,1984). Сходный возраст апатита в карбонатных и дионсидових,то есть разных по составу породах, при одном и том г» их геологическом возрасте, указывает, по нашему мнению,на разный,фациальный состав их домзта-шрфического субстрата.

Глава 3. ГЛАВНЫЕ ЧЕРТЫ МИНЕРАЛОГИЯ МЕСТОРОЗДЕНШ АПАТИТА

В настоящей главе приведены результаты исследований типэмор{>-ннх свойств и тшюхимизма минералов. Наибольшее внимание в работе уделено апатиту, как единственному фосфату в рудах.

АПАТИТ

Содержания'апатита в разных породах, разкер и мор4ология его зерен и кристаллов

Содержание апатита обычно но превышает 1Ш и резко варьирует

в зависимости от состава апатитоносных пород,э в рудах одного типа - от участка к участку.Карбонатные породи немного богаче апатитом по сравнении с диопсидовыми япатитоносныма породаг.ы.

'Тории выделений апатита весьма разнообразны и меняются от относительно правильных призматических кристаллов до зерен неправиль пой и округлой формы. Кристалл! агштлтч различаются по степени совершенства их формы от ограненных,четко кристаллографически индивидуализированных до унлощешшх.сдаойнияовинннх, с кршюгранннми поверхностями.Кристаллы столбчатого облика (до ТОсм по удлинении) ха -рактернн для богатых карбонатных руд. Габитусннш формами для них является грани гексагональной призмы и дилирамидн.Поверхность граней обычно неровная,шероховатая,с микрекэиернами или углублениями. Идиоморф.-шй облик кристаллов апатита и ксеиомор^пый характер наделений ассоциирующих с ними нарбонетсв укязивапт на относительно бо• лее ранпда кристаллизации аиятита.

В карбонатных породах часто встречаются округлив зерна апатита, имеющие обломочное происхождение. Они обычно прозрачны.поверхность их гладкая,блест.-щая,с тончайшей гемотатовоЛ оболочкой.

Поверхность округлых зерен апатита,образованных п результате природной шлифовки в потоке, где среда на агрессавпй по отнесении к апатиту (базвлыше конгломерата вдомской сгаты.кляхи.ЕИататонос-1ше песчаники Селигдарского местородения), но корродирована. В той же среде кварц бил неустойчивым и его зерна сильно резорбировани.

Опыты но растворении кристаллов апатита в среде, имктиругадей природные кислые.нейтральные и щелочные условия,показали,что только при использовании hci <рн-з> на гранях еозннкаат систег.м борозд и каналов.Подобная поверхность характерна для резорбированнмх кристаллов апатита в коре выветривания,

3 даопсидовых породах апатит обычно представлен мелкими (первые гаО,ксзномор|-ннчи зерна*« и, реже, столбчпими призматическими кристаллами.Микрорельеф поверхности граней кристаллов ровный.но на крдаограшшх повурпостях зерен усложнен жюмотричкими углублениями и нрачудяпвоизогнутыми бороздами.

i ¡

Химический состав апатита

Результат!; анализов одаих и тех же ггроб.виполныших параллельно методами "мокрой" химии л микрореитгеноспектрадыигм ашиизом,показали значителыше расхождения и содержаниях дата глаглшх компонентов вз-за микровростков чухиродних. фаз и ьхоадчыл ряда элш.юн-■гов одиовромашю в состав вкдачедан м в структуру минерала-хозяина.

По дапиим классического химического анализа состчв апатита из диопсидовнх и карбонатных пород суцествешю 1>з отличкатся и отвечает в целом фтор-апатиту.Результаты ш^ориитгопоспектрйяыюсо анализа показывают,что входит в структуру апатита, а ге. наоборот, находится в каюрзлз только в шдо моха¡«честах иаяп&аяЯ гоматита. р, 81 и в связ&пи взаишш» замсвэншм по схемам готорыкшкаяого изоморфизма: 2СР04з°"-.-сб0412"»С8104з,что подтверждается теслим;; прямнш корраяяцаошав.« связям» мазду содоркошислк о к е», с одвоа стороны,к р с са- с другой. Характер изомор^шх замощен;;!! в структуре минерала подтвержден такаю методом ЭПР.

Апатит из карбонатитоп богаче апатита из карбкгатцих пород се-лигдарского типа ЭгО и относительно бэдиее В10?,е03 и с1 (Табл.1).

Таблица I

Средний химический состав апатита та апатитопоспых пород различных гопзтичосют типов но дзшш.ч г.дарорентгеноспзктрзльксн'о анаюсза

Породи,число проб р2°5 С=0 г CL Si0o SrO UT33~ 0.27 S03 ПГ23 0. Г9

Иароксзцовио (46) "40.62"" о:в2 TBTS0" 0795 2ТЗВ" 0760 U- 0:50 0.39 0". 27

Апатпт-карОоиатшв (21) ■"35777-1 1773 OÍT47-0-71 2.В7 0750 "0717 0.13 ni" 0780 trian 0'.'0й u.trr 0:54 "07TS1 0. 29

Кальщфгеи .мрвыорц '(6) 4Ü."5I" 0.84 53777" 0795 2.43 о: зэ nrur 0:07 "ТТЯБ"^ 0734 ТГ7ЕГ 0- 45

Шшззияльиие скврш (22) ДТП-17 01 55: U5 ' 0.30 0.78 1757 "OTÍ9 0.40 0.14 07 OS ТГБПГ 0.38

лпатйт-магязтито-вие (Ккруяа) (3) 0.80 52.28 ' 1705 3.12 0706 U. 13 0.03 1-U4 0.03 ТПИ 0.04 ITTJQ 0705

-Базжси ошурков-ского типа (0) ■ 40.41 0. 52 54. ¿b о. за 2.74 07 26 U-iS 0.04 0712 0.'74' ' o: i4 U. 52 0729

карбопатит» Р> ""40724 0789 Ы>. 04 о.эг i-bij 0.23 '0702 0701 "tí. 44 0.35 ü. 5b 0717 U. ÜQ 0704

'(•шйштьль-ородаэо, опгшватолъ-средавкзадра'пгшов отклоиешю)

so3 постоянно присутствует в агштатэ из апатит-карбонатных пород,в

ib

ci » апатите из силикатных.

На факторной диаграмма .исполизовашюй для выяшиямя роатачкД г< составе апатита из месторождений различных генетических типов.фи-гуративнпе точки составов апатита из карбонаштов и кербснат!шх пород со лиг дареного типа обособлены друг от друга, а из кальцн^'лров -располагается между пимя.

Элементы-примеси в апатита из пород различных генетических типов

Элякентя-прждасн в апатита из пород различных генетических типов изучон)! !ieiTp()!nio-a]a"iBannoi!"j;si,peHTro!io:lL':iœpocuei:T!jr,! и рантге -яолямнесцчнтным методами.Содержания г:£е,и,ть определены в пробах, взятых в наиболее известных к настоящему времени экономически важных апатитовых месторождениях (Табл.2).Статистические оценки сред-

Таблица 2

Средние содержания (г/т) ряда химических элементов в апатите (числитель) и их дисперсии (знаменатель)

Порода La Ce tJd Sm IIB 27~ 165 30 21 15 Tb 7 Vb 3j_ 64 Lu В u 50 51 Th 43S^ 419 Sr 20 32 'б Y Ï34 1ÖÖ TR

Дпопси-jSOBUe .47 Апа'тнт-карбанат 1ÎIJO, 22 13CÎ6 \o£é 955 3279 2170 2181 1202 057 BOG

Мраморы кальци-¡{яры. э 452 1S09 1324 933 723 142 SO 32 21 132 2C7 ta 4 4 61 93 177 166 83 92 48 27 3919

Скарны 83 5 412 iS23 j QB7 647 S9Ô Iii 00 12 10 11Ö 0 12 7 | 73 70 345 285 13 12 42 45 3310

Карбона - ТИТЫ. ЕО 1122 2234 697 93 за — 4 " " 135 4545

Т?уды~КйГ руны. 17 743 330 2072 1033 347 307J lU зэ 21 20 9 =0 29 п IQ 30 31 13 s 0 SS9 254 3919

Ногмати: ТЫ. IG 162" 164 365 220 300 530 200 300 2 105 150 « 23 S.-.Z 4.0 Ii 66 90 20 40 1040 2450 usa

них содержаний анализируемых элементов указывают, что наиболве богат рее апатит из карбонатных пород,меньше их в апатите та даопси-пород.а самые низкие содержания их в апатите из гранитных пегматитов.В составе ree в апатите двух первых типов существенную роль играют легкие лантаноиды <La/vb>2s>. Апатит из карбонатных пород богаче ВСеХ ДРУГИХ Th <Tli/Ü - 13).

13

Поля фигуративных точек апатита из кальцифиров, магнезиальных скарнов,карбонатных и дионсидовых пород на факторной диаграмме частично или полностью перекрываются и по набору анализируемых элементов апатит в них практически но различается.

Средние значения иптопсивпостой свочетш центров люминесценции различны для апатита из карбонатных пород докембрия и ультраосновных -щелочных с карбонатитамя комплотов (Рисунок). Как видно.

о. в_ 0.7I 0.6^ о.Б!

о.<С

о.з! о.г! о. t~

2+ -

1-даопсидовие породи 11 -кальцю|мри Ii 11 -апатит-карбонатшго Ийгряндаа i3>\ iv-скарш ^ v v-пвгматитц

vi-габбро '.VII- пироксенитJ 11; \ v 111 - карбонаткти

Селигдар <2-о

vi с 11) * »7ih0)

'iv<7) viii<107j

Ей

0.4

о.6

+ 2 +£и

Рис. Соотношения интенсивпос-тей излучения центров рентгенолю-минесцепции

(ce,eu,sm(

мп) в апатите из пород различных генетических типов. В скобках -количество

анализов использованных для подсчета среднего.

се

фигуративные точки апатита из карбонатных пород и карбонатитов ло-кализованн в диаметрально вротивоподаошх участках диаграммы.

Вшшчения а апатите.

В апатите обпаругзэни твердые.газово-зздкие, кидкие и газовые включения, имеющие режпстовую.сингонотичную в эпигенетическую природу .Наибольшй объем в кристаллах апатита вешают твердые вклмче-ния, представленные тзда жз мшхералаьы.что и сами апатитоносние порода. В апатите из карбонатных пород выявлены округлые включения доломита, гематита, хлорита, кварца и раннего апатита.

it

По данным высокотемпературного хроматографического анализа,ш-тгсшюнного но методике Ф.Л.Летникова. содержании со,, бале о нисокиэ 01 мл/кг пробы'1 во включениях в златите из клрбопятсодерчмдих минеральных ассоциация,'чем в апатите из диопсидових кл/кг проба"' .

Использование электронного микроскопа при увеличениях в десятки тысяч раз позволило установить,что однороднуа буроватув окраску апатита создают вкличения - микрокристаллики гематита.В остатка от растворения апатита впервые выявлены и другие минералы вклачепнй -штяну'шв кристаллики монацита и рвбдофнна,размером в несколько микрон. Установлено, что рее входят в апатит одновременно как изоморфная притесь и в виде самостоятельных мкпзралышх фаз. При меньших значениях химической активности рее , чем с«, в растворе они входят в апатит В качестве изоморфной примеси,при больших - образуют добавочные к апатиту минеральные фазы (включения).

Карбонаты

Доломит и кальцит являются главными минералами апатитовых мэс-тороядониЗ,связанных с карбонатными породами.Они различается рэзче-рэки индивидов и их формой. Относительно изомятричпые мелкие (перше мм) серна доломита основной массы апатит-карбогшпшх пород имеет буроватув окраску, благодаря мольчайякм включениям в нем с.шге-нетичного гематита.Более поздние крупнозернистые ого индивиды преимущественно белого цвета, без гематитопого пигмента и редко ассо-ц;шру»г с апатитом. Кальцитоше выделения большей частью крупнее и чаще всего являются более поздними тю отноиенив к доломиту.

Сопоставление карбонатов из разных участков с использованием нндехса (К).учитывавшего искажение форма полос (Кузнецов, 1930),показало отсутстЕие связи между содержанием в породе апатита и интенсивностью свечения цэптров люминесценции карбонатов.

Пироксоны

Минералы группы Шфоксена являются главными в составе апати-тоносных силикатных пород и присутствуют почти во всех ассоцииру-

15

терзх с ними гпойсах, кристаллических сланцах п кальцифирах.

Сканирование зерен по профилям и определение содержания оксидов по нескольким замерам в одно?! зорив показывает однородность состава минерала.На диаграммах составов фигуративные точки дтапси-да из апапдаяшсшх и безапятитошх пироксенових пород в месторождениях и вне их группируются в узком поле.

По дашшм высокотемпературной газовой хроматографии в даопси-де в составе включений преобладает н2о (ср.2.00 +1.17 мл/г пробы). Состав газовой фазы кипячений в пироксене из апататоюсних пород, содержащие разное количество апатита, и из участков, сложенных различными минеральными ассоциациями, примерно одшшков (Табл.3),

Таблица 3

Состав флвздтас вклшчепий в даоисидв из апататсодераащях пород различной продуктивности

Порода Содержание апатита в породе Компонент (мл/кг пробы) Коэффициент ВОС-стапов-лонпости

н,о со.. со N„,

Диопсидовая 13. 30 У. '¿. '¿Ь 1.64 U- 42 ОГ4ЕГ - ' U.K2" "

Шгнот.чт-даопсидооая 4.10 v. :-]. ЬУ А. 80 8. ЬЬ U. 4В - ?.. ив

Диопсид-фяогопит-полеиошнатоЕая 0. 50 '/. 1.81 1.60 1.01 1.09 0-05 0.62

Днопсидовый гнейс 0. 02 :: 0. 51 0.78 0.09 сл. 0.10 0-07

йХгоготтт-дионсидовэя од.зерна 3.19 0.68 0. 09 0.36 0.07 0.13

Диопсидовая ед.зерна 1.15 0-14 0.03 2.13 0.02 1.67

что свидетельствует о формировании и бодрых и богатых апатитом пироксенових пород в сходпых условиях.

Второстепенные и тсцассорше юшаралы апатитоносных пород

Амфиболы апатитоирояшшпий представлены кальциевыми видами: здонитовой рогозой обманкой, гаепшгеитоы,. паргаситом и тремолитом. Тем се!.шм от! отличается от амфиболов комплексов щелочных и ультраосновных пород с иарбоиатитами (Кухарепко и др.1965;Кривдак.Ткачук 1990).На диаграмме составов фигуративные точки амфиболов из вмаща-вдих и апатитсноспых метаморфических пород формируют единое поло.

Скаполит встречается только в пироксенових породах,где иидоля-

16

ются ого дао мор1югепетическив разновздюсти: мелкозернистый (первые даО.сингеиотичннй с даопсидом, и крупнокристаллическая (первые см),относительно болев поздний.Химическая состав их близок и отвечает миццопиту.От болео раннего скаполита к более позднему наблюдается облегчение изотопного постава серы <х.>1*0.2;+2.2;+3.6.

Минералы группы слад широко распространены во всех типах апа-титоносннх и ассоциирующих с ними пород. На диаграммах состава Мд-<А1+Т1)-(Ге*мп) Фигуративные точки слвд групплруэтся в одну непрерывней полосу, в верхней части которой располагаются фигуративные точки слвд из богатых апатитом и флогопитом пород,а в низшей - фигуративные точки слэд из вмещающих пород, обогащения ге,А1,Мп.

Хлорита представлен» кдшохлор-понпизцш1 и прохлоритом.

Определения азота в биотите и флогопите показали,что она формировалась при участи;! содорхаасах азот растворов, а гвдрослвдц - в условиях, способствующих его рассеивапкв.Пб ;«здре уменьшения в сдо-истнх силикатах количества к :тх к-аг возраст уменьшается. В пробах из однотипных карбоната« апататоноспых пород возраст слоистых силикатов резко варьирует, но при этом,суда по изотопному составу о, влияние посторонних источников рзстзоров отсутствует.

Титанит,циркон,магнетит,сульфида,монацит и золото отмочамтся как акцессорные минералы только в апзтит-длопевдосых породах сззз.

Флворэт встречается очень редко и выявлен в даоцсядовых породах только на участке Амурной.В апатит-карбонатии породах оп широко распространен в мэстороздазЕигх Оттер и Ричард Майн па Канадском щите, где ассоциирует с апатитом п кальцитом.

Пврвичзшэ сульфаты обычпо присутствует в полосчатых или массивных карбонатных и силикатно-карбояатннх апатитоноскнх породах. Вторичные сульфата.имеющие подавляющее распространение,встречается В виде отдельных гнезд или обособленных интервалов в Селигдарском месторождении. Карбонаты, ассоциирующие с первичшми и вторичными сульфатами,отличаптся друг от друга изотопным составом с и о.

Гематит широко распространен в карбонатных породах, гдо он представлен двумя разновидностями: тонзсодисперсхшм, сшгетотичшм карбонатап и гспзтату .я массивным, имзпдим вторичное происхогдегскв.

Батафат выявлен па участках Трубка и Дорогошй в рудах с обломочной структурой.От бвтафита из других регионов и генетических типов (Минералы, 1927) он отличается высоким содерзшипо

ГЛАВА. 4. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОИСХОЭЩЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АПАТИТА В МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОДАХ ДОКШЙРИЯ

При решении проблеш происхозданмя донембркйских кестороздз-цай апатита обично дискутируется источники фосфора и роль в форми-ровашм руд метаморфизма и метасоматоза.Различие взглядов на генезис апатитовых руд показательно иа примере Алданского щита,где они изначально относени к першчцо-осадочшм (Сорхичеш;о,1983) и кзта-соматическим (1.!аракушев,1968) образованиям. Открытие и шрвне года развадда Свлигдарского месторождения апатита ш> решали пробламу. Так,появились представления об этой месторождении как о вертикаль-ком тру Сообразно;* талв,несогласно зальгаидем среди ахявйских кристаллических сланцев и гнейсов (Смирнов,1980), карбоиатитовом штоке (Смирнов,1980;Усков,1930),кальдере проседания вад древним вулканом (Затаи и др. ,1377),метеоритной воронко (Нечаева, 1979),шкко, заполненным продукта®! кристаллизации карбонатно-сульфатпой магод (Пузанов, ПарцевскийД978),грабмш (Герасимов и др.,1978; Парфенов,Един, 1982).складчатой структуре,образованной согласно залагэпцими апата-тоноенши карбонатными породам, гнейсами и крксталшчаасима сланцами (Кушнарев,Черкасов,1979;Булах,1983).

Различая взгглядов на источник фосфора и условия его концентрации отражены в признании различной варничной природа фосфорсодэр-зищих пород: по одним гипотезам это метасоматачески переработанные ультрамзфити (Василенко и др.,1981;Еоярко,Сучков,1985),по другим -мантийда-коровыэ карбонатиты,возникшие за счет взаимодействия гра-катоидов и карбонатных пород докембрия (Смирнов,1980; Усков,1980), по третьим - ьютамор'йгешше образования,сфор«ированша при мобилизации рассояниого фосфора из метаморфических пород докембрия в хода шс гвдротераально-мвтасоматичоской переработка (Парфенов, Сдан, 1982;Булах,1903).Предполагается тага» первичное.дометаморфегениое,

ю

обогащение пород фосфором (Виноградов и др. ,1975), в том число в пидз кластогешюго апатита (ЗзлуцкаЯ и др., 1990).

В итога детэлыгаа разведки Солигдарского масторовдения доказана ого сложная складчатая структура и том самым опровергнута взгляда о секуц;ом положение ппэтитоносннх и ассоциируювгнх метаморфических пород и о воронкообразной форме рудных тел.Согласное залегание апатитоносних и ассопдаруюцих пород подтверждено па есох участках. Отсутствие в пределах апатитокчх месторождений вредаествуниих или синхронпнх "карболатитам" ультраосновннх и щелочных пород и специфической редкометалыгой минерализации заставило авторов оркгипаль-них представления о карбонэтитовой природе Солигдарского местороз-допия выдвинуть тезис- об его маптиЛпо-Коровом происхождении,отличном от тшг.шшх карбонатитоп, и заимствовании карбонатного пе'дест-ва из шещаиднх.биших осадочтгх пород.

По папизму мнини», эти представления по существу тоздестаешш взглядам об формировании апатит-карбонатных руд за счет гидротер-малыю-метасоматяческой переработки пород при метаморфизма с извлечением и пероотложеннем фосфора №р|>шовД1?л)1,1932;Вулзх,138Э).

В работе рассмотрены особенности химического состава апатита различных генетических типов,изотопялй состав с и о в карбонатах и другие критерии.используемые автора:/« различных генетических гипо-Т8з,л показяни имеющиеся в них противоречия и неопределенности.Высокие эпачегмя 87з,-/8б&г (0.7052 - 0.7071), выявленные нами сгза в апатите Алданского щита, указывают та отсутствие связи апатитового орудепэния с мантийными образованиями.

Взгляды исследователей докембрия на генезис апатитовой минерализации в пироксеновых породах и на происхождение самих пироксено-вых пород также существенно различаются. Одни авторы указывают,что диопсидовые породы возникли по доломитам (Коржшстсиа.1Э36;Дав,1959 Рао,1989),а по другим взглядам 0Ш1 являются магматическими или мета соматически преобразованным* метаосадочнн:®! и эффузивными породами (Габышава.Гобшвев,1979:Файзуллия и др.1980;Иваиов и др.1981 ратуши,Суховерхова,1981;Табунс и др. Д984;Шабаивв,1984).

Предстаплеши о природе аиатитоноснмх пород предполагают еди-

19

ную схему их образования: исходные породи-ряд метасоматических ¡ка метаморфических прообразовашй-руда.При смена минеральных парагено-зкоов от неизмененного субстрата через кальцифирц к скарнам изотопный состав с нов карбонатах становится все более легким.Следовательно, or^ie делив по изотопному составу с. и о карбонатов в какой мере порода преобразована и, учитывая количество в пей апатита,колю узнать бия да фосфор изначально в породе или он привнесен.

Глава 5

РОЛЬ ПРОЦЕССОВ МЕТАМ0Р4'ЙЗМЛ В ФОРМИРОВАНИИ МЕСТОРОИЕШШ АПАТИТА

Существует дао альтернативные возможности Формирования шне-ралышх парагенезисов с апатитом. По одной из них региональный ме-тамор|и:зм создал сосрзмзпжй облик впатитошсцпх пород,m количество апатита н них предопределено содержанием фосфора в первичных породах, а по другой - концентрации фосфора возшвша только благодаря ».¡обилизуидей роли метаморфизма.

Метакорфэтаскко карбонатные порада на основании аэтрсхимичос-кш пересчетов однозначно определены как первоначально осадочные образованна» ш пироксвповые породы выделяются (Роа,1В68;Мирошак и др.,19-71;Котакорфичасюй...,Х975;Петров,1975;Ша^ев,1930; Моранев, IBQ9) и как шрвично-осадочные породи, возникшие за счет мергелей, и как ссшля&го вулканиты.Неопределенность этих результатов побудила последовательно, рассмотреть геолвго-Патрографическве, минералогические и изатошшо критерии природа апатитоносшх пород.

Геолого-формациошше признаки происхозденяя метаморфических пород

Анализ строения !,®таморфичес1шх толщ в пределах месторождений апатита показывает,что апататопоснне даопсидовые и карбонатные породи является закономерны!.! членом двух парагшштичоских рядов мета-морфнчоских пород слагаюцнх едакно толщи (с -чертам! подобия минерального и химического состава): диопсидотзаа порода -> даонсидовый кристаллический сладац--! днопсидовый гнейс и диопсидовая порода -> кальцлф£р-> мрамор. Судя ш этому .появление даопсидовых пород зна-

ао

кэпуот п истории развития регионов начало эпохи кербонатообразова-1ШЯ а формирования разрезов азвестково-силикатного типа. Следовательно, сшкткатшЯ тал разреза, где преобладав гнейса и кристаллические сланцы.шблзгоириятан для развития значительных но мощности тел апатитоносшк карбонатных пород.

Поведение фосфора при метаморфизма

Анализ распределения апатита показал,что а бжтзгглх по химическому составу породах зеленосланцевоЗ, амфлболитотюй и грпнулитовоЯ фаций он чстречается п сопоставим« количествах,определяемых содержанием фосфора в исходаих породах.

Существукцие представления о паибольвеЯ подвижности фосфора при гранитизации,заставили нас проанализировать содержания апатита в субстрате и жильном материала мигматитов различных генетических типов. Установлено, что между ними отсутствуют какие-либо значимые связи, так что к ультрамэтдаорфззм не вызывал миграции фосфора.

ГноЯсы и кристаллические слаг-цы,характеризующиеся шчарэлыш-ни пьрагопозисаш,обыч1пг).е1 для грапухитовой фации регионального метаморфизма, пересдаиьямтся в разрезах с алататоноспимм салихзтндаэ! и карбонатными породами, для которых обычно чередование прослоев с разным количеством апатита.наличием кварца в виде замкнутых в ирос-трапствз лито и слойков с долог,ягтом, да изотопному составу с и с но отттчащрмсл от карбонатов га массивных пород. Это свидетельствует об инертном поводещщ всех гсомшпектов,включая со^.Сохратюсть пород с различными миязралышми пярагенэзисгмг дажет обеспечить избыточное давление на твердые фазы, так кек если па будет преодолен предел упругости окружащих пород,в реакция си зничаталышм измэпеплом объемов твердых фаз,рост давления па ¡их,согласно правилу Ле-Шателье,долган бы привести к ее замэдлениэ ioai даже ¡с остановка.

Распределение see в сосуществуицпх минералах апатитопосных пород

Содержания рее определены в сосуществующих апатите,диопспдо и

21

карбонатах с целью определить отенонь влияния метаморфизма на форму их распроделония.В случае парагешшх соотношений мззду перечне лскшми минералами картиш распределения рее в сходны и отличи отел только уроьнями концентрации. Сумма f-ee для минералов каждого из типов местороздений апатита может сильно варьировать, по форма кривых распределения рее в них близка. Такое se подобие зсарактерао для вшыорзлов из отдельных разновидностей апагдтсносшх руд и для апатита из богатых и из бодных им карбонатных прослоев. Это свидетельствует о сохранности первичных картин распределения

Устойчивость изотопных соотношений при метаморфизме

Учитывая противоречивость шюниЯ об устойчивости количественных соотноаснкй изотопов в ходе метаморфизма, нами оценена степень возможных прообразовать по изотопному составу с и о карбонатов из pasiíux горизонтов одтак и тех а» карбонатных тел.Полученные разнородные значения (SI3c^-I.-í;+0.5;+D.I;+O.G (2.pdb),Ьхео=+17.6;+Т8.8 +19.9;+Я1.0 (S.emou) (скв.410,участок Селлгдар) указываю? на отсутствие усреднения изотопного состава при региональном метаморфизме и сходство его со значениями, обцчншш дяя известняков и доломитов.

Подобия« картина распределения значений изотопов характерна и для. сульфатов из апатитоносных пород и вне их: изотопный состав с в о близок субстрату в карбонатах,ассоциируицах с первичными сульфатами участка Селж'дар (скв.204), а облегчение изотопного состава s проявлено только локально в относительно поздних гнездах и аздлпх барита мзеторождэаиа Гематитовоо '. +5.7;4e.3;t-I0.6).

Таким образом, существуют участки.где сохраняются особенности изотопного состава первичных пород,и отличие их от метасоматичоски прообразованных даот возможность onpe.nejsrrb природу апатитовой минерализации в них.

Минеральные преобразования и роль флмидов при региональном метзморфдзмо

В слоисто-липзоввдшх мотамор1ичрских толщах чередуются поро-

22

да различного минерального состава, так что в двух соседних слоях присутствует минералы с различными валентными формами элементов (FB,Mn,o и т.д.) или с различили количеством r,ci ,н,о и со_.Выдержанность на большом протяжении по простпрантаа таких разновидностей пород,их тонкое переслаивание при постоянство парагенезисов в пределах едав« геологическая блоков свидетельствуют об отсутстшш усреднения вещества при метаморфизме ,и каздое геологическое тело, таким образом,представляет собой закрытую для потроганных и летучих компонентов во время матвмор1изма систему.

Для выяснения возмояюй роли фяоидов в формировании спятито-Н0СТП1Х метаморфических пород нами изучена флюидная система по ш-борке из 150 проб пород различного состава и с различии:,! содержанием апатита.Для каждой из проб выполнен химический и декрепатацион-хшй анализ.В основу сравнения дашых положен принцип равенства дэ-креггатационной активности при одинаковых условиях среда мянералооб-разовапия.Коэффициент вариации разброса полученных значений показывает их неоднородность, свидетельствунцую о неодинаковой реакции различных пород на общий прогрев, шзвапний метаморфизмом. Степень влияния "исходного состава пород па полученную картину распределения флюидной фазы выявлена по вариациям значений двкрепитационлой активности отдельно для апзтитопосннх и ассоциирующих с иими пород. Проверка гипотезы о равенстве дисперсий этих значений с помощью г-фактора Фишера,указывают на существенную роль п распределении .фла-вдной фазы исходного химического состава пород. Это согласуется с выводом Ф.А.Летнккова и др.(1974) о том,что исходный состав пород, подвергавшееся метаморфизму,имеет реияыцее значение в формировании флтдов и кагдэя их разновидность иного состава играет роль буфори-рущей систем! по отношению к единой метасистеме фяаидов толащ.

Флщдцап фаза в апатите из апатит-карбонатных пород богаче со., И со по сравнению с апатитом из дкопсидовых пород.Сохранность границ раздала,отсутствие усреднения (/генерального и химического состава пород показывает иьохимический характер метаморфизма апзтатоноо-1шх пород.Состояния равновесности на различных уровнях организации системы ыжюрагвназмза (порода-:яшерал-элем&ит-фяж1даая фаза-изото-

23

пи > позволяют определить доиетаморфнческие условия среда мшшрало-образованля и фэрмировашм анатитопосшд пород.

Глава В. ОСОБЕННОСТИ «ОДООЮШШ ИЕОТОИВДЕПШ ЛПАВГГА В МШМСРФИЧССКЕХ ПОРОДАХ ДОКЕМБРИЯ

Кзотоппий состав углерода и кислорода карбонатов и происхождение апатптоносних карбонатных иород докембрия

3 развитие более ранних работ 0.А.Еор!:;евского и др.(1376,1909) ц II.И.Едина (1939) а лаборатории изотопной геологии КЛОАК (Москва) выполнен систематический анализ изотопного состава с и о карбонатов апатитоноеных карбонатных пород. Показано их сходство с типичными осадочны-.'.и образованиями,промежуточным мзду нормальными морскими И пресноводными осадкам*. (Tucker .Wright, 1300), и их отличие от карбонатов та мраморов и кальцкфнров,скарнов и карбонатитов более тяжелим изотопным составом с и о (Табл.4).

Таблица 4

Средние значения изотогпюго состава с и с в карбонатах из пород различных генетических типов

Типы пород Количество определений 1 а s с,'/:, pdd %1в0,%- show

Апатит-карбонатные 47 -0.6 «• 1 в. в

ыраморы .кальцифнры 20 -1.3 + 10.0

Магнезиальные скарны 2 —5.4 • 13.8

Древние карбонатиты 4 | - 5. 'э .9.4

Карбонаты из продуктивных апатит-карбонатных руд месторождений имеет наиболее тяжелый изотопный состав с и о (&13с-•< i. о..ров й10о-+1э.4 х.емом (ср.из 17),тогда как позднио карбонаты из жил и гнезд, сонровозданзих эти породы, богаты легкими изотопами с но.

В карбонатах из руд месторождений с различными ззнасами р£о5 значения изотопов с и о сходны. Они близки тага» изотопному составу с и о в карбонатах из участков,содержащих обло.-.мчнцй апатит.Если использовать тезис и возможности выявления следов мотасоматичес кой переработки с поморья изотошшх данных и сопоставить масштабы

54

апатитовой тпюрвлнгацнн в различных типах карбонатных образований, становится очевидным, что поро,;Г!г,максимально мотасочатическн пэрзрпботяшп»&, бодни гяютктои.э наиболее богато пя - поиомзпошягв.

Трудно определить сейчас, насколько апатнтоноснно карбонатные порода являются продуктам:; прямого хеиогышэго осоэдендя в виде карбонатных плов илч сколь сил;,но они испытали доагенотагчашгле из-кекепая.во посоишяшо.пто посла их хккачесюй и язотап

Ш1Й состав оставался неизменным. Это дает основйпао рассматривать мчгеральшв парагенезис» апатитоноеннх карбонатам:: пород как с-йра-зовиазався в закрытой сястош в период рзгкопальюго »гзтаморфизма и определить особенности их первичного образсватсш.

Вероятно,в первичных бассейнах в водах,богатых с« и но.цэряо-дегоскя происходило песип&иаэ ¡о; г< и вознжала условия для кристаллизации апатита. Очевядао, что при относительно постоянном уровне коппэятракяЛ са о растворе,количество образующегося апатита зависело от количества в растворах.фосфора.

Представления о хияическоа обстановке образования карбонатов апатитоносных пород дает пррэгенвпческая даагрггвда, покозшаявда, что поля устойчивости карбонатов располагается в последовательности: сндорит-дологг/л"~иат,назит-кг.гл-л!дт.в роняем доломите связывается весь п ц .которого не остается на ¡лагнззда.и часть с и-. Остаток с а от долог.мта п апатита,идет на образование кальцита.Доловит ассоциирует с гематитом,о сидерит отсутствует,так как в окислительной обета попке кристаллизуется гематит и доломят.Поля стабильности, карбона-топ, определяете рН-усло:>п.я:,м и валовой концентрацией углекислоты, скепявт друг друга на диаграмме в гтоД жз последовательности.

Особенности формирования опататопосных диопсидових пород докембрия

Постоянная приуроченность апатитовой минерализации к пироксе-новнм породам указывает на то,что ^якторт,благоприятствующие оора-зозанив лироксеношх пород,полоудталыга влияли и на накопление фосфора.Учитывая доли каждой разновидности диопсидових пород в объеме месторождения, т рассчитали концентрации м.»,к,А1Т1 а

г«.связанные в 1шх. Оказалось .что абсолютный массы k.ns.ai и Si,связанные в поздних разновидностях диопсидовых пород,меньше.чем в ран них, несмотря на то, что концентраты их там выше. Это обусловлено тем, что к, и«, и gí , как и c«,Mq,p,Ti и Ге по мэре образовашш ранних минералов постепенно связываются в твердые фазы.Таким образом, формирования минералов пароксоновнх пород протекало в условиях закрытой системы.

Исходя из этих соображений, зволвдш минерального состава при образовании тфоксеновых пород изображена па парагеаотических диаграммах, учитывающих уменьшение во времени химических потепциалов.а суди по приведенным выше расчетам,и концентрации» с» ,пу и t .

Oxwm образовали пироксеновнх пород за счет доломитов и мергелей при региональном метаморфизме предполагает формирование пироксена при перекристаллизация карбонатных пород в присутствии si путем píiaiajsai дсиюьг.ячкварц=даопсидко2 либо через сорив промежуточных реакций с участием серпентина,талька или тремолита.Для протекания таких реакций требуется участив подвижных сь и п.,о (и др.) и в равной snpe удаления - со;, н,о и других продуктов реакций,что по существу отрицает изохимический мотамор|язм.Однако,этому противоречит ряд минералогических особенностей пироксошвых и ассоцииру-щах с нтд пород: в докембрнйских разрезах тесно переслаиваются друг с другом без всяких признаков контактовых взаимодействий даоп-ездиты.долодаты,мраморы,кварциты,т.е. породы, содержанию в избытке исходные компоненты к продукта обычно предполагаемых реакций.В ш-роксеповых породах отсутствуют какие-либо реликты субстрата - первичных карбоиртшх пород. Трудно предположить, что все компоненты, необходимые для образовавания пироксена, привносились в количествах,точно необходимых для полного превращения в даопсид вещества. диопсидовых протослойков, и полностьа израсходовались.

В предполагаемых реакциях с участием летучих компонентов пер-воначалыие объемы пород могли уменьшиться на 40%,но гоологаческих доказательств этому нет.С другой стороны,широкое участие в реакциях летучих компопаотов.шзвзло бы однонапракяешюе измоненав минералов и особен:» с элементами переменной валентности,с образованное

ем сидерита или гематита, чего ire набдздается в реальных нарагепе-зисах. И, наконец,изотопный состав с и о в карбонатах из карбонат-диопсядовнх пород и из кэрбонатпих руд сходный. Таким образом, нот никаких убедительных доказательств происхоадапия пироксекових пород за счет перекристаллизации доломитов или мергелей.Это дало нам возможность вндпипуть гипотезу о появлении пироксена, как первичного минерала протолита. Подобно тому как карбонат в мраморах (доломитах),так и пироксен в пироксеновпх породах образовались непосредственно в период осадкопакошвнил в древних бассейнах седиментации По схеме метаморфических фаций даопсид появляется только п условиях зтдот-а»|;иболитотой. а;4-;0олитовой и грацулитовой фаций за счет промежуточных фаз. Энергетический потенциал Гиббса для таких реакций приобретает отрицательное значение действительно при т и р характерашх для етих фаций регионального метаморфизма.В то ха время приведенный подсчет анергии Гиббса для реакций синтеза дионсида из других исходных компонентов показывает (Табл.5), что их нижний

Таблица 5

Энергетический эф1вкт химических реагарй образования даопсидз в стандартных условиях

Уравнения реакций Потенциал Гиббса -z, ккал

1-lgsSl 40ioiGH> 2*-ЗС a0"t-2Si0z ^ 3CaHqG i aQo+HzO '1> £.0 3fl

Mq23iQ.*3Si0z+2Ca0 ч> 2CaMqSiz0e '.2.1 52 94 •

Ca0+Ms0<-£Si02 ♦ CaMgSizOo <3> 34. 4f,

Ca^+Mg'^OHzSiOi)1" 4 CaMaSi20o+2Hz0 <•4) 29' 20

CazMqsSi 40»<0Н:> z+3CaCOa+2SiOz ■* 5CaMqSiz0e+3C02+HjQ fS> t5 00

CaSiQj+SlOl+t-laO -t C&rhiSizQa (6) 14 .00

Сй<OH>z+-Mg(OH> z*2SiOz .» CaMqSiz0cv2Hz0 <7) 9. 40

Cahq(CO»>z<-23iOz C-aMaSiz0<t*2C0z <a> -IS. 10

MgaSizQsiGHj 4+ЗСаСОз MSiOz ЗСаМда^Оо^СОг+гИзй (9) -31 00

C'a2 Z *+2S i 0z+2HzQ * CaMgSi zO»(-2H2 < 10) -35 20

температурный предел может находится гораздо типа границы амфиболи товой фации и да=е могет соответствовать стандартным термодинами-ческил! условиям.Расчеты показывают.что вероятность образования да-опсида велика при низких температурах в том случав, если исходные компоненты представлены гидратами и слоеным оксидами. Таким обра-

зом.возможность образовашш даопсида в значительной мера определяется формой нахождения исходных компонентов в протовеществе порода.

Образование даопсида при низких температурах подтверждается его синтезом через рад промежуточных фаз или жэ непосредственно в геле и находками его как аутигешшго минерала в осадочных породах (Преобрзжн1СКийЛ941;Тсодоров!ГЧ,1948;Ген1М,1Э73; Уи-сиу! Уаи, юзе).

Таким образом, проведенныо исследования позволяют нам предполагать, что минералы пироксеповых-пород указывают на специфические условия древних областей седиментации и образовались непосредственно в докембрийских бассейнах осадконакопления.

Источники апатита в апатитоноешх конгломератах

Нами Е2-п оценены возможные источшвш обломочного апатите по его внешним сохранившимся признакам и по составу гсс.определенному в отдельных обломках ионным микроанализатором.Показано.что наибольший об7>ем обломочного материала представлен апатитогл из карбонат-1Шх пород, попадающим в конгломерата в результате внутриформацион-них размыпов при незначительной транспортировке.

ГЛАВА 7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШШР АЛОГИЧЕСКИХ ДАНШХ ПРИ РЕШЕНИИ ПРИСЛАННЫХ ЗАДАЧ ИЗУЧЕНИЯ ДОКЕМБРШСКИХ МЕСТОРОЗДЕНЙИ АПАТИТА

Установлено, что распространешш апатитоносных пород подчиняется литологическому и стратиграфическому фактору контроля орудепе-ния. Апатит-карбонатные породы отличаются тяжелым изотопным составом с и о карбонатов от (^радаров; и кальцифиров. Эти различия можно использовать для обоснования потенциальной рудоносности карбонатных пород и отличий их от карбонатитов.

Минеральные парагенезиса апатит-диопсидовых пород и сходство химического состава породообразующих минералов руд и вмощащих метаморфических пород довольно однозначно определяют формационную принадлежность месторождений апатита этого типа.

Детальный анализ минерального и химического состава пород и руд наиболее лажных в практическом отношении объектов Алданского

23

цата показал га однообразие. Результата изучении минерального и химического состава технологических проб кестороядений Алданского и;и та позволили отнести та руда,согласно сущоствущим классификациям, к бедннм силикатным и кварц-карбонатним.

вывода.

Полученные в ходе исследований результаты дают возможность сформулировать следующие закупаемые ноложепял:

1. Апатитоносше карбонатные и пироксонпвио породы являются естествешюй частью геологических разрезов пзвестково-силшсатпого типа в метаморфических толпах докембрия. От согласно переслаиваются с сопутствующим им гнейсами,кристаллически?,я слагай«:? и крарци тема и соизмеримы с шип» по мощности геологических тол.

2. Минералыше нарагенезисн апатитоносных дионсндовнх пород тоздествегаш парагенезиса:.! пород,бедных апатитом,но сходного м:шн-рального и химического состава, а химический состав их породообра-зупцих минералов близок друг другу.

3.Метаморфизм фосфатоносного протолита носил изохимичоскиД характер, благодаря чему сохранились реликтовые признаки распределения 1! нем фосфора,рее,со. ,н_о и соотношений стабильных жетонов.

4. Содержащие апатитовую минерализации диоггсидонне и яарбояат-1ше породы представляют собой нервично-осадочнно хемогеннно образования, изиачалыю обогащенные фосфором. Допускается образование карбонатов и диопсида непосродствешю в протолите, а порядок их внде-ления определялся валовой концентрацией углекислоты и ри среда :,ет-нвралообразования.

5. Минеральные нарагонезисы, состав элементов-примесей и минеральные микровключеиия в апатите и ассоциирующих минералах,тяжелый изотопный состав с и о карбонатов являются критериями формаци-онной принадлежности апатитовых метаморфических месторождений и от личкя их от месторождений других генотичеасих типов (карбонатитов, габбровдов.базитов и др.) и, в ко:шлоксе, ош1 могут использоваться как поисково-оценочные признаки.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО THÍE ДИССЕРТАЦИИ

I.. Гетерогенность и характер флюидных систем апатитов/ Природные газы Земли и их роль в формировании зекюй коры и месторождений полезных искоиаеьщх. М. ,l982,c.II7-II8.

3- Апатитонисность докембрйских образований левобережья р.Олекма/ • Геология, поиска и разведка нерудных полезши ископаемых. Л.,ЛГИ, 1983, с.67-74.

3. Пироксоиы известково-салпкатных пород Алданского щита различной рудной специализации/Минерал. сб.,1983,.£37,В.2.с.78-82.

4. Щелочные.гнейсы'западной части Алданского щита / Докембрийские троговые структуры БаШсало-Амурского региона и' их металлогения.Новосибирск, 1983, с. 37-39.

Ъ. Основные черты минералогии и генезиса Селигдарского мэсторозде-1шя апатита Алданского кристаллического щита' Паписки ВМ0,1984,в.4 ч.ПЗ.с.393-410 (соавторы: А.Г.Булах, Д.Л.Золотарев, И.П.Боброва,

С.В.ВаЗДО--КМрКОВ)(ПЭреВОД: IntiOeol .Rev. , 19¡35,v.¿7, 144-lSCp. ).

6. Апатит в доксмбрийских образованиях Алданского щита/Проблемы метасоматизма и рудообразования Забайкалья.Новосибирск,IP85,cI35-I4I

7. Особенности состава включений в апатитах докембрнйских пород Алданского щита/Термобаромэтрия и геохимия рудообразуицих фящдов. Львов,IS85,c.I60-I6I.

8. Акцессорные минералы докембраЯских образований левобережья р.Олекма/ Акцессорные минералы докембрия.М.,1986,с.176-179.

9. Пзрагонетаческие ассоциации докембрнйских пород центральной и западной части Алданского дата/Докл.АН СССР.IS8G,т.ЯЭ1,Jffl,с658-661

10. Апатит дохшмбрнйских пород бассейна р."Хани / ЬЬяюрал-сб. ,1986, МО,в.2,с.41-48 (соавторы: Л.Ф.Борисоыко,С.М.Ляпунов).. ,

II. Минералогические критерии поисков и оценки апатитопроявлений ха нипского типа/Геология, поиски и разведка нерудных полезших ископа емых.Л.,ЛГИ,1986,с.45-56 (соавторы:!).В.Вандс-;{иркоо,Н.Б.Фш.отшов).

12. Минералогические критерии природа пироксеновых пород докембрия/ Минерал.сб.,1937,$ 41,а.2,с.53-63.

13. Особенностп формирования шнеражов апатит-шроксеновых.пород

Алданского дата' Геохимия, 1987, £6,с.900-904 (перевод: Geochsm.

Int. , ГЭ03,У.25 p. 135-139).

14- Швирагенпя фосфора в докембрии Сибирской шштфзрмц/Иоталлоге-ш Сибири. Новосибирск,1907,т.П,с.67-'кЧ.

15. Апатита дркембрийскнх пород Алданского и Украинского щитов / Геохимические идеи В.И.Вернадского в наш дни.Л.,lKf,I987,cЛвО-168 (соавтору: С.Е.1Шщчов,Н.В.Найчук,Г.Г.Павлов).

16. Апатитошсдаэ конгломерата докембрия Алданского идта/ Докл. АН СССР, 1988,T.303,JSI,c.IG3-I6G > переводам.Esrth.sci.s<?ct. юаэ,М1 »

17.Твердое включения в минералах апатитоношшх докембрийсюн пород Алданского щита / Вопроси генезиса апдогзнннг местороздешгЯ. Минералогия и геохимия. Л.,19£а,в.7,сЛ51-157.

18. Термодипа.'даса минерчлышх равновесий апатит-карбоизтшгх руд докембрия'' Термодинамика в геологии Л.'иясс, 1938, тЛ, CII5-IIS

19. Особенности формирования кристаллов флогопите в мастороэдении Канку (Пошя Якутия)/Гоология и геофизика,IS83,Ä7,с.57-60 (соавтор Е.Р.ДрубвЦКОЙ) (перевод: Sov .üdo« .ami Geoph 190a,V.i-3,p.S2-5-t ).

20. Распределение и концентрация фосфора в метаморфических породах докембрия/Вестник ЛГУ,198Э,сор.7,в.З ДО21).с.97-102.

21.Основные черты минералогии и генезиса апатитопрояпланяЯ Алданского кристаллического ¡дата/Геология рудшлс месторождений,1989, Х4,с.49-62(перевод: int. rJEC.i .n;ev., гзэз,v.3i, p. 102s-юза ).

22. Типохимизм апатита метаморфических пород' Ышюрэл.сб. ,1989,..'ИЗ, в.1,с.86-93 (соавтор Л.Г.Галинская).

23. .Рентгеновская люминесценция при разделении апатитов/ Советская геология, 1939,И,с.03-93 (соавтори: Л.Н.Когмлова.Г.ВЛСузноцов).

24.Родасэемэлышэ злементи как индикатор природы апатита из докемб-рийсюгх конгломератов Алданского юта/ Докл.АН СССР,1989,т.308, Я, С.153-156 (соавтор С.РИД) (перйВОД: DctU .Ear th.Rc i.Sect. ,19'Э0,М1> .

25. Кзотошшй состав рь и sr в мэсторсзздепиях апатит-силикатных и апатит-карбонатних руд Алданского шита/XIl Всесовзпкй симпозиум по стабильным изотопам. M., IS89, с.10-11 (соавторы: Ю.Д.Пушкароа. Г.И. Риягенен).

ZS- Минералогия п метаморфизм апатитоностк пород докембрия Алдан-

31

ского щита/Минерал.сб.,1990,J5 44,п.X, с.37-44.

27. Метаморфизм апатитоносшх пород докембрия Алданского щита/

Балл. ШШ,Х9Э0,т.65.в. 4, с. НО -118.

£8.Время и условия образования глюшстих минералов в докембрии Алданского щита / Генезис и ресурсы каолинов и огнеупорных глин, И., Наука.IS90.C.184-188.

29.Hain Features of the Composition and Origin of the Apatite Mineral Deposits in the Metasedimentary Rocks of Aldan Shielo tSiber ian,USSR)/0 th IAC.0D Symposium, Dttawa,1990,A241.

30..Азот в слоистых силикатах ira докембрийских пород Алданского вата/Вестник ЛГУ,1990,сер.7,ь.З(Л21),с.82-04 (соавтор В.Йтихара). 31. Морфология и особенности микрорельефа шодшэдов апатита из различных меташрфетеских пород я руд докембрия / йшералогический syptuut, 1990,12, JÍ4 »с.65-73 (соавторы: С-Н.Седов.С.А.Шоба). 32- Состав и особенности образования фосфатов ¡»шстороздения Еирине-зи (Алданский щит)/ Литология и полезные ископаемые,1990, ns.c.44-55 (соавтор А.А.Кевлев) (перевод: ntoi.«nd Hin.Reu., гээ2,т>.

33. Месторождения апатита в метаморфических породах докекбрш!' Металлогения докембрия и метаюрфогенное рудообразовяние. Киев.1990, ч.,с.205-206.

34. Мшшралыше мшсровклвчешя в апатите метаморфических пород и РУД Алданского щита/Шиерал.сб.,м44,в.2.19Э0 (соавторц: Т.Фурута. О.А.ДоЙникова, А.В.Сивцев).

36.Булах А..Т. .Гуддй В.Н. .Золотарев A.A., Фосфорные руда докембриЯ-ских толщ Алдана (геология,минералогия.генезис). Л.,1990,220 с. 36.Особенности концентраций и распределения редкоземельных и сопутствующее элементов в апатите из месторождений различных генетических типов/ Вестяик ДГУ,СерЛ.1991.ВипЛ (м 7),с.99-106 (соавторы: В.В.Гордиешсо.Л.Ф.Борисвшю.В.И.Калкшшй).

37. Генезис апатита Селитдарского и Укдусского месторождений/Изв.АН СССР,сэр.гоол.,n5,1991,cl49-153 (соавтори:А.Г.Булах,А.А.Золотарев) 38-0 систематике шнералов группы рабдофзна/Совремеиние проблемы минералогии и сопредельных наук.Тез.докл.УШСъезд ВМ0,СПб,1992,с.

223-224 (соаг.тори:О.А.Дойникова,А.И.Горшков,Л.Н.Белова,А.В.Сивцев)

■

32