Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Минералогия и условия образования карбонатов в гидротермальных жилах Кукисвумчоррского месторождения (Хибинский массив)

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Минералогия и условия образования карбонатов в гидротермальных жилах Кукисвумчоррского месторождения (Хибинский массив)"

РТБ ОД

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ЯКОВЕНЧУК Виктор Нестерович

МИНЕРАЛОГИЯ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КАРБОНАТОВ В ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ ЖИЛАХ КУКИСВУМЧОРРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ХИБИНСКИЙ МАССИВ)

Специальность 04.00.20: минералогия, кристаллография

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1995

Работа выполнена в Геологическом институте Кольского научного центра РАН

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук А. В. Волошин

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук профессор А.Г.Булах (Санкт-Петербургский государственный университет)

кандидат геолого минералогических наук А.Б.Борисов (ВСЕГЕИ)

Ведущая организация:

ОАО Мурманская геологоразведочная экспедиция (г. Апатиты)

Защита состоится *1"июня 1955г. в 17 часов в ауд. 44 на заседании диссертационного совета Д 063.57.27 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук при Санкт-Петербургском государственном университете (199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, геологический факультет).

С диссертацией можно ознакомится в Научной библиотеке им. А.М.Горького при Санкт-Петербургском государственном университете.

Автореферат разослан '¿^¿МуСё-*?^1 1995г.

Ученый секретарь

специализированного совета Т.Ф.Семенова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Хибинский массив представляет собой самую крупную в мире многофазную интрузию центрального типа. Своей уникальностью он уже не одно десятилетие привлекает пристальное внимание исследователей. В первую очередь обращают на себя внимание огромная площадь интрузии, наличие гигантских по размерам и содержанию месторождений апатита и нефелина, богатейшая минералогия пегматитов и гидротермальных жил, минералы которых относятся к 350 минеральным видам.

Актуальность темы. Вместе с тем, многие вопросы минералогии массива и отдельных месторождений до сих пор далеки от окончательного решения. Об этом, в частности, свидетельствуют постоянные открытия минералов, большая часть которых является новыми минеральными видами и даже эндемиками. Так, только число надежно установленных карбонатов увеличилось за последние десятилетия с двух - кальцита и соды -

V »1

до 40 и продолжает возрастать. Нельзя снимать со счета и процессы современного минералообразования, способные привести к появлению в условиях горных выработок ассоциаций легкорастворимых минералов, отсутствующих на поверхности. Недостаточно изучена последовательность и физико-химические условия гидротермального, и в частности,

карбонатного минералообразования, его св^зь с геологией и тектоникой массива.

. 1 \ -. • •

Цель работы заключалась в комплексном изучении гидротермальной карбонатной минерализации - от состава и физических свойств минералов до их парагенетических особенностей. При этом решались следующие задачи:' 1) изучение минерального состава гидротермалитов; 2) изучение типоморфных минеральных ассоциаций; 3) исследование состава и свойств отдельных минералов; 4) изучение эволюции минералообразования в гидротермальных жилах; 5) анализ пространственного распределения жил и выявление влияющих на него факторов.

В качестве объекта исследований выбрано одно из наиболее изученных и интересных в минералогическом отношении Кукисвумчоррское апатит-нефелиновое месторождение. Такой выбор обусловлен еще и тем, что обеспечивает доступ к породам, не затронутым процессами выветривания и, следовательно, сохранившим свой первоначальный минеральный состав в наиболее полном виде.

Научная новизна. Описаны 25 карбонатов, два из которых (ту^иркит и.анкилит-(1а)) являются новыми минералами. Впервые для месторождения выявлены. и изучены маккельвиит-00, жоньхуацерит-(Се), арагонит, сидерит и витерит. Подробно обсуждаются

условия кристаллизации и изменения карбонатов, проведен анализ их генетических взаимоотношений. В пространственном распределении минералогических типов жил выявлена достаточно четкая зональность, контролируемая Кукисвумчоррским радиальным разломом. Выявлены необычные типы срастаний доннейита, маккельвиита и эвальдита, дана их характеристика с позиций геометрии фракталов. Разработана схема стадийности карбонатообразования в гидротермальных жилах. Сделано заключение о тесном генетическом родстве современной содовой минерализации с негипергенными карбонатами и местном (in situ) происхождении карбонатных растворов.

Практическая значимость работы. Расширены сведения о химическом составе, физических свойствах и условиях нахождения большинства известных в Хибинском массиве карбонатов, что позволило получить, наиболее полную на сегодняшний день характеристику 25 минеральных видов и их минеральных ассоциаций. Ввиду связи содовой минерализации с современными тектоническими процессами предложено использовать карбонаты натрия в качестве индикатора при выявлении удароопасных горных блоков и выработок.

Защищаемые положения:

1. Карбонатное минералообразование завершает гидротермальную стадию становления Хибинского щелочного массива и характеризуется чрезвычайным разнообразием минеральных видов. , .

2. Этап формирования карбонатной минерализации включает три стадии: 1) простые карбонаты кальция, бария, стронция, магния, марганца и железа; 2) редкоземельные карбонаты; 3) карбонаты натрия.

3. Формирование современных карбонатообразующих растворов, непосредственным образом связано с разгрузкой внутренних тектонических напряжений в Хибинском массиве.

4. Зональность распределения минералов в пределах месторождения обусловлена миграцией гидротермальных растворов к зоне разгрузки - радиальному Кукисвумчоррскому разлому.

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на I международном баренцевоморском симпозиуме (Киркенес, 1993), 2 Всесоюзном совещании "Теория минералогии" (Сыктывкар, 1990), XVI совещании Международной минералогической ассоциации (Пиза, 1994), Совещании "Фракталы и динамические системы в геологии" (Франкфурт,- 19Э5)„мдр. Основные результаты опубликованы в 10 печатных работах.

Объем л структура работы. В первых двух главах кратко изложены сведения о геологическом, отроении Хибинского щелочного массива и Кукисвумчоррского апатитового

месторождения; обсуждается проблема зональности месторождения, тектоническая обстановка его формирования, взаимоотношения основных типов пород. Третья.тава целиком посвящена описанию морфологических особенностей, состава и физических свойств карбонатов. В заключительной главе представлены результаты детального минералогического анализа последовательности кристаллизации минералов в гидротермальных жилах и их физико-химическая интерпретация. Объем 189 страниц машинописного текста, 40 таблиц, 82 рисунка. Список цитированной литературы содержит 142 названия. Структура автореферата соответствует структуре диссертации.

Благодарности. Автор выражает свою искреннюю благодарность А.П.Белолипецкому, А.Н.Богдановой, А.В.Волошину,-1. :П.М.Горяинову, Г.Ю.Иванюку, Н.Г.Коноплевой, Я.А.Пахомовскому, А.С.Подлесному и [Т.И.Уткину. В значительной своей части работа проводилась в рамках проекта 94-05-17037а Российского фонда фундаментальных исследований. . < --

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХИБИНСКОГО МАССИВА

Самый крупный в мире Хибинский щелочной массив площадью 1327 км2 расположен в центральной части Кольского полуострова на контакте архейского и протерозойского метаморфических комплексов. Его геологическое строение определяется зонально-концентрическим расположением (от контакта с вмещающими толщами к центру) хибинитов, рисчорритов, ийолит-уртитов, апатит-нефелиновых пород, лявочорритов и фойяитов. Возраст Хибинского массива по данным РЬ-Зг датирования (Когарко и др., 1981) составляет 365±13 млн. лет; близкий возраст (334+6 млн. лет) был определен нами для контактово-измененных вмещающих кислых метаэффузивов.

Завершающим этапом формирования комплекса явилось внедрение гипабиссальных ультраосновных и щелочных пород, образование в его северо-восточной части трубок взрыва и формирование пегматитовых и гидротермальных жил, включая карбонатные.

ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИИ КУКИСВУМЧОРРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

1 ■■)

Кукисвумчоррское апатит-нефелиновое месторождение расположение южной части ийолит-уртитовой дуги Хибинского массива. Оно представляет собой 'сильно вытянутое линзовидноз тело протяженностью около 2,2 км и мощностью от 200 >до'600>м. Апатит-

нефелиновую залежь подстилают порфировидные уртиты с подчиненным развитием в них ийолитов. Породы кровли месторождения представлены рисчорритами; с глубиной появляются уртиты, ювиты, малиньиты, рисчорриты с ксенолитами ийолит-порфиров. Месторождение находится на пересечении активных до сих пор кольцевого (Главного) и радиального (Кукисвумчоррского) разломов, что обусловило широкое развитие пликативной и разрывной тектоники в ийолит-уртитах и апатит-нефелиновых породах.

Развитие разрывных нарушений происходило в два этапа. Наиболее ранние разрывные структуры связаны с заложением Главного разлома, когда произошло образование сбросовых "скорлуповатых" трещин по коническим поверхностям и брекчирование рудного тела. Со вторым этапом ассоциирует образование серии радиальных разломов, включая Кукисвумчоррский, с перемещением' вдоль них отдельных частей рудного. Соответственно, с первым тектоническим этапом можно связать оформление структуры месторождения как

таковой, со вторым - образование штокверковой сети пегматитовых и гидротермальных жил.

• (

МИНЕРАЛОГИЯ КАРБОНАТОВ ИЗ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ ЖИЛ КУКИСВУМЧОРРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

К настоящему моменту в гидротермальных жилах месторождения достоверно описано 25 карбонатов. Ниже приведен их список, составленный в соответствии с классификацией Дж.Дэна.

Безводные нормальные карбонаты

Натрит №гС03 Стронцианит

Кальцит СаСОз Анкерит

Сидерит РеСОз Баритокальцит

Родохрозит МпСОз Шортит

Арагонит СаСОз Бурбанкит

Витерит ВаСОз Карбоцернаит

Водные нормальные карбонаты

Термонатрит Ыа2С0зН20 Тулиокит №6ВаТИ(С0з)в-6Н20

Натрон №2СОз-10Н20 Маккельвиит-00 (Са, №, ЯЕЕ)(Ва, 8г)(С03)2лН20

Трона ' ; ' ЫазНС0з-Н20 Доннейит-(У) (№, РЕЕНЭг, Ва)(С03)2Н20

Пирссонит : <Нй2Са(С03)2-2Н20 Эвальдит-(У) (№, Са, РЕЕ)( Ва,8г)(С0з)2-лН20

• • .. , ^ • .. ■ т с-.

БгСОз

Са(Ре, Мд)(С03)2

ВаСа(С03)2

Ыа2Са2(СОз)з

(Ыа, Са)3(ЯЕЕ, Бг, Ва,)з(СОз)5 (Са, Ыа)(8г, Се, Ва)(С03)2

Гидроксил- и фторкарбонаты

• 1 с

Анкилит-(Се) SrCe(C03)2(0H)H20 Жоньхуацерит-(Се) Ва2Се(С03)зР Анкилит-(1.а) SrLa(C03)2(0H)H20

Фосфат-карбонаты

Сидоренкит Na3Mn(P04)(C03) Бонштедтит Na3Fe(P0,)(C03)

В диссертации дается полное описание всех этих минералов. Наиболее интересными в минералогическом отношении являются тулиокит, маккельвиит, доннейит, эвапьдит, анкилит, бурбанкит и сидоренкит; ниже представлена их краткая характеристика.

Тулиокит открыт автором в маломощной пегматитовой жиле, сложенной нефелином, канкринитом, эгирином, микрокпином, виноградовитом, сидоренкитом и виллиомитом, на которые и нарастают мелкие (1-4 мм) кристаллы ..тулиокита. Последние несут грани гексагональной призмы, ромбоэдра и пинакоида, имеют светло-серую до темно-серой окраску и стеклянный блеск. Эмпирическая формула минерала, рассчитанная на основе суммы катионов, равной 8, имеет вид:

8.О6Н2О.

Кристаллическая структура тулиокита решена в тригональной сингонии. Пространственная группа РЗ- С23/. Она может быть представлена в виде изолированных кластерных группировок из Th-икосаэдров и С03-треугольников. С учетом структуры идеальная формула имеет вид: Na6BaTh(C03)6-6H20. По данным монокристалльного исследования тулиокита а=1.427(1), с=0.87(1) нм, V=1,497(1) нм3, Z-Z. Параметры ячейки, уточненные МНК по дифрактограмме: а=1.4175(7), с=0.8605(4) нм, 1/=1.497(1) нм3, 2=3. ИК-спектры минерала характеризуются полосами поглощения при 1500, 1415, 1070, 880, 715 и 695 см'1, обусловленными валентными колебаниями групп С03 и молекулярной воды.

Бурбанкит - распространенный минерал гидротермальных карбонатных жил центральной дуги Хибинского массива. Он образует сферолиты диаметром до 2-3 мм, состоящие из длиннопризматических гексагональных сегментов с четко выраженными пинакоидапьными головками или крупные (до 3 см длиной и 8 мм толщиной) прекрасно образованные кристаллы с гранями гексагональной призмы, гексагональной дипирамиды и пинакоида. Цвет минерала зеленовато-желтый, розовый или бледно-желтый. Часто кристаллы зональны. Микрозондовые исследования показали, что в( составе бурбанкита значительно варьируют содержания REE, причем наблюдается постоянное преобладание лантана над церием. Установлена четкая положительная корреляция количества натрия с

содержаниями катионов в-позиции, что объясняется компенсационным изоморфизмом типа 2R2* -> Се3* + Na*. При этом, соответственно, редкоземельные элементы занимают 8-позицию, натрий - А-позицию.

ИК-спектр минерала характеризуется полосами поглощения при 705, 735, 870, 1070, 1080, 1505 и 1780 см"1, обусловленными валентными колебаниями связей С-О. В результате рентгеновских исследований бурбанкита уточнены параметры элементарной ячейки и пространственная группа минерала (P63/mmc)

Маккельеиит образует нарастающие на натролит, флюорит и кальцит кремовые гексагональные пирамидально-призматических очертаний секториальные тройники или желтые псевдопирамидальные и веретеновидные вплоть до игольчатых кристаллы. Первые образованы гранями нескольких псевдотригональных пирамид, псевдотригональной призмы и моноэдра. Во втором случае кристаллы лсевдолирамидапьные, причем их поверхность как бы состоит из строго ориентированных маленьких кристалликов, по форме идентичных целому.

Доннейит встречается в маломощных (0.1-0.5м) ветвящихся прожилках, основная масса которых сложена полевыми шпатами, эгирином, лампрофиллитом и натролитом; в подчиненном количестве присутствует лабунцовит, Мп-нептунит, кальцит, флюорит, барит, витерит, анкилит-(Се), маккельвиит-00 и эвальдит-(У). Он образует различные по морфологии псевдопризматически-пирамидальные кристаллы размером до 4мм, слагает тесные срастания с маккельвиитом-(У) или эвальдитом-(У).

Эвальдит является одним из поздних минералов, выполняющих стенки пустот арфведсонит-эгирин-полевошпат-натролитовых жил, секущих толщу мельтейгит-уртитов. В ассоциации с ним установлены пектолит, Мп-нептунит, виноградовит, лабунцовит, натролит, флюорит, кальцит, анкилит-(Се), жоньхуацерит-(Се) и маккельвиит-(У). Практически во всех изученных пустотах эвальдит слагает хорошо образованные гексагональные пирамидально-моноэдрические кристаллы, которые часто оказываются футляровидными, пустыми или с кристалликами анкилита-(Се) внутри. Размер кристаллов эвальдита в большинстве образцов не превышает десятых долей миллиметра, достигая в редких случаях 6-7 мм.

Рентгенограммы исследованных образцов маккельвиита-(У) и доннейита-(У) хорошо индицируются в пространственной группе Р1. Монокристалльными исследованиями установлено,, что гексагональный эвальдит представляет собой метастабильную модификацию с неупорядоченным чередованием слоев карбонатных групп и воды, не входящих в полиэдры Ва и Са. При упорядочении структуры звальдит-(У) легко переходит в триклинный псевдотригойййъный маккельвиит-(У), образуя с ним синтаксические сростки. В соответствии с

полученными данными, формула эвальдита-(У) имеет вид:

Ba(Nao.43Cao.3iCeo.28Do.ii)(C03)2-2.6H20, при z=2. что вполне согласуется с _ результатами микрозондового анализа минерала. Согласно последнему, основной схемой изоморфизма в рассматриваемых минералах является (Na*+ REE3+)Sr2* (2Са2*)Ва2*.

При распаде высокостронциезых эвальдита и маккельвиита образуются интересные фрактальные агрегаты доннейита (рис. 1). В случае доннейит-эвальдитовых срастаний это типичные ветвящиеся дендриты с фрактальной размерностью порядка 2.5, что соответствует модели агрегации, ограниченной диффузией компонентов (Witten, Sander, 1981). Во втором случае, ввиду близости кристаллических структур, сказывается анизотропия и образуются более компактные высокосимметричные дендриты.

Анкилит-(Се) - довольно распространенный в гидротермальных.лща^.^ибинского массива минерал. Он образует хорошо сформированные короткопризмат,ичесн;иэ-кристаплы с гранями ромбической призмы и дипирамиды, нарастающие на зерна полевого .шр^та., .

Атипита-(1а) обнаружен в зональной полевошпат-натролитовой жиле из рисчорритов северного склона г.Кукисвумчорр, зальбанды которой сложены нефелином, полевым шпатом и эгирином, а центральная часть - натролитом с отдельными кристаллами эгирина, флюорита, анкилита-(1.а) и катаплеита. Кристаллы анкилита-(1.а) сформированы гранями ромбических призмы и дипирамиды.

Химический состав анкилитов изучен на рентгеновском микроанализаторе М5-46 "Сатеса". Соотношение церия с лантаном лучше всего аппроксимируется экспоненциальной линией 1_а = ехр (-0.82 - 9.77Се); все прочие редкоземельные элементы характеризуются высокими положительными корреляционными связями с церием. Как результат - практически все проанализированные образцы анкилита-(Се) оказались обогащенными катионами группы А примерно настолько же, насколько обедненными катионами группы В, тогда как составы анкилитов-(1.а) близки стехиометрии. Этот результат можно в какой-то мере объяснить заменой части ОН -групп в составе анкилита-(Се) кислородом.

На ИК-спектрах анкилита фиксируются 11 полос поглощения: 705, 715,730, 868,1078, 1380, 1430,1480, 1680, 3490 и 3540 см'1, причем в анкилите-(1.а) наблюдается незначительное смещение основных максимумов в низкочастоЫую область.

Сидоренкит обнаружен во многих жилах Кукисвумчоррского месторождения, где развита содовая минерализация. Он ассоциирует с виноградовитом, пектолитом, виллиомитом, тулиокитом, шортитом, троной, термонатритом и т.д. Он образует розовые моноклинные клиновидные кристаллы, которые несут грани нескольких призм и пинакоидов.

Бонштодтит найден в ассоциации с канкринитом, содалитом, анальцимом, бурбанкитом, термонатритом, троной и шортитом в нескольких маломощных (5-10 см) существенно полевошпатовых жилах, секущих ийолит-уртиты Кукисвумчоррского апатитового месторождения. Он представлен мелкими таблитчатыми кристалликами и их сростками размером до 1 см в диаметре.

Из сопоставления содержаний железа и марганца в бонштедтите и сидоренките (экспоненциальная зависимость с коэффициентом корреляции Я = -99.95%) можно предполагать, что между этими минералами действительно существуют непрерывные твердые растворы, возможность чего вытекает из полного подобия их кристаллических структур (Чинь Тхи Ле Тхы и др., 1984). При этом сидоренкит заметно обогащен калием и кальцием в сравнении с бонштедтитом, содержащим относительно повышенные количества магния.

г. л-.

Довольно сложные ИК-спектры сидоренкита и бонштедтита характеризуются 15 максимумами поглощения: 465, 555, 580, 635, 695, 720, 875, 960, 1035, 1125, 1420, 1540, 1770, 1790 и 3440 см'1, обусловленными валентными колебаниями Р-0 и С-0 связей. .,^,.

ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ КАРБОНАТОВ В ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ ЖИЛАХ КУКИСВУМЧОРРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

В основу анализа эволюции образования карбонатов .в породах и рудах Кукисвумчоррского месторождения легло изучение генетических взаимоотношений минералов в 17 гидротермальных жилах Кукисвумчоррского месторождения и некоторых других участков Хибинского массива. Задача облегчалась тем, что, как правило, в карбонатсодержащих жилах довольно много пустот и практически всегда удается установить последовательность кристаллизации минералов по нарастаниям минералов друг на друга. На основании этих наблюдений были построены графики изменения . концентрации различных компонентов в последовательно кристаллизующихся фазах и .проведен их факторный анализ. В результате все разнообразие минеральных парагенезисов, „выраженных в химической форме, было сведено к трем типам главного фактора Р,:

1. А1К Ыа / Ре Мд Мп Са Ва Эг ЯЕЕ Т1;

2. "ПА1 Ре Мд Мп К № / Са Ва вг ЯЕЕ С;

3. Л А1 Ге Мд / № С.

В пределах Кукисвумчоррского месторождения наблюдается достаточно четкая зональность -по направлению к Кукисвумчоррскому разлому жилы с первым типом Р, последовательно сменяются жилами с Р» второго и третьего типов. Иными словами, карбонаты в ощутимых количествах и разнообразии появляются в достаточной близи от разломной зоны, а сама зона маркируется широким развитием карбонатов Ыа. Что касается вида графиков изменения во времени величины Р», то их можно с большей или меньшей степенью,приближения отнести к трем идеализированным типам временных рядов; первый соответствует периодическому процессу, второй - однонаправленному (трендовому) процессу, третий отвечает суммарному действию обеих тенденций. Из анализа пространственного положения жил в пределах Кукисвумчоррского месторождения можно заключить, что жилы с периодической эволюцией минерагенеза хотя и не очень отчетливо, но тяготеют к рудному телу, причем они же

характеризуются наибольшим разнообразием минералов. По периферии расположены жилы с простым минеральным составом и относительно монотонным в химическом плане переходом от кристаллизации силикатов к отложению карбонатов. В собственно карбонатном этапе гидротермального мкнералообразования также обнаруживается определенная стадийность: сначала кристаллизуются безводные карбонаты из групп кальцита, арагонита и доломита, затем редкоземельные карбонаты и всё завершает отложение натриевых карбонатов и твердых органичесхих веществ (в частности, оксапата натрия).

Хибинский массив в разрезе представляет собой коническое тело, резко расширяющееся в своей верхней части в результате разуплотнения. Он на протяжении всей своей истории поднимается, сначала быстро (о чем свидетельствуют полигональные кольцевые разломы), а о послеледниковый период и до сих пор - медленно, в среднем со скоростью около 1-1.5 мм в год (Кузьмин и др., 1994). Расширение площади подземных выработок апатитовых рудникоа, включая Кировский, приводит к резким разгрузкам напряжений, выражающимся в горных ударах и даже землетрясениях. Как показывают наши наблюдения, в особо удароахтивкых участках рудников наблюдается интенсивное развитио содовой минерализации, причем происходит это буквально на глазах - за каких-то 1-2 месяца. Аналогичная картина наблюдается в керне скважин, пробуренных в напряженных частях массива: через несколько дней в практически безсодовой породе появляется характерная сеть трещин, заполненных карбонатами натрия, порода вспучивается и превращается в слабосвязанную брекчию с содовым цементом (Горяинов, 1983).

Исходя из сказанною можно заключить, что основная масса карбонатов натрия, по-видимому, связана с разрушением ультраагпаитовых минералов, прежде всего нефелина, за счет энергии, высвобождающейся при разгрузке напряжений. Высвободившиеся ионы Na* вступают в реакцию с углекислотой, образуя содовые минералы. Вместе с тем, наличие здесь же богатой негипергенной карбонатной минерализации, составляющей при этом единый генетический ряд с карбонатами натрия, позволяет предположить, что она является результатом уже нетехногенной тектонической разгрузки этого района. О том же свидетельствует приуроченность полей пегматитовых и гидротермальных дериватов именно к ореолам рудных залежей (Хомяков, 1990), равно как повышенная насыщенность окружающих пород углеводородами (Икорский и др., 1988).

Из;айализа минеральных ассоциаций вытекает, что с геохимической точки зрения смена парагенезиса силикатов парагенезисом карбонатов происходит постепенно. Это может свидетельствовать о едином, причем скорее всего местном происхождении растворов, а не о

серии независимых всплесков гидротермальной активности с различными источниками. В условиях дилатансии в пределах горнопородного блока неминуемо возникнет направленный поток высокоминерализованных вод, мигрирующих в сторону региональной области.разгрузки. Эти растворы, по-видимому, чрезвычайно активны, поскольку, как это было,.предсказано О.Ф.Татлом и НЛ.Боуэном и затем подтверждено Л.Н.Когарко, возможен постепенный переход щелочного расплава в обогащенный летучими компонентами гидротермальный раствор. Когда он протекает через пористую среду, каковой в первом приближении вполне можно считать и перколяционную систему трещин в горной породе (Васильев и др., 1994), волны химических превращений могут распространяться по потоку. На своем пути гидротермальные растворы вымывают различные ионы из минералов, концентрация ионов возрастает и в определенный момент они начинают кристаллизоваться на стенках трещин. Действительно, как это убедительно показал А.А.Кухаренко еще в 1966 г., главная масса вещества нерасплавных карбонатитов Кольской щелочно-ультраосновной провинции может быть связана с процессами разрушения первичных силикатов и оксидов субстрата и-переотложения высвободившегося вещества щелочными и углекислыми растворами в трещинах и зонах дробления.

По-видимому, похожий процесс с № в виде окислителя, почерпнутого при частичном растворении апатита, мог происходить и в хибинских породах. В этом случае, по крайней мере, понятно появление кварцсодержащих парагенезисов, равно как широкое развитие виллиомита и флюорита:

Са5(Р04)зР + 4НОН о 5Саг* + ЗНР042 + НР + 40Н' Ма-МБЮ« + НР + Н20 <-> ИаЯ + в'Юг + А!(ОН)3.

Диоксид углерода активно экстрагируется щелочными растворами:

20Н' + СОг = СОз2' + Н20 или ОН' + СО; = НСОз',

что неминуемо приведет к существенному снижению щелочности (Гаррелс, 1962). Этот факт в полной мере объясняет задержку кристаллизации карбонатов относительнохиликатов.

Известно, что растворимость СаЯг в воде увеличивается в присутствии А1, Ре3* и (Николаев и др., 1970), поэтому кристаллизация полевого шпата, эгирина.и-других силикатов должна, наоборот, инициировать осаждение флюорита. По мере расходования ;И0Н0Э фтора значение РЬ возрастает и в определенный момент начинается массовое,; осаждение карбонатов. ¿-,<■>...

В заключение необходимо остановиться на источнике катионов, слагающих минералы гидротермальных жил. В табл. 1 приведены вариации содержания некоторых компонентов в различных минералах пород ийолит-уртитовой серии (Арзамасцев и др., 1987; Боруцкий, 1988; Каменев и др., 1978; Костылева-Лабунцова и др., 1978). Из анализа данных таблицы можно заключить, что апатит, помимо кальция и фтора, поставляет ионы редкоземельных элементов и стронция; мозандрит - тория, стронция, титана и редких земель; эвдиалит - циркония, марганца, редких земель и ниобия; лампрофиплит - стронция, бария, марганца; пироксен - стронция и марганца; магнетит - титана и марганца; полевой шпат -бария; титанит - REE, ниобия и титана; энигматит и биотит - марганца.

Что касается набора редкоземельных элементов, то он, как правило, существенно цериевый, что и нашло свое отражение в составе большинства редкоземельных минералов. Вместе с тем, в эвдиалите соотношение La/Ce может быть близко к единице. Это, в какой-то мере, объясняет образование анкилита-(1а) исключительно в сильно обогащенных эвдиалитом породах Пика Марченко. . -. _

Табл. 1. Содержания некоторых компонентов в минералах ийолит-уртитовой серии, включая апатит-нефелиновые породы (масс. %).

минерал ТЮ2 ThOj Zr02 REE2Oj SrO BaO MnO Nb205

пироксен 0.3-1.8 - - • - 0.1-0.2 - 0.3-3.8 -

полевой шпат - - - - 0-0.5 0-2.0 - -

эвдиалит 0.2-0.6 - 9.1-13.0 0.2-0.5 0.4-0.8 0-0.5 0.4-0.7 0.1-2.4

титанит 37.9-38.7 - 0.1-0.4 0.5-0.7 - - 0-0.1 0.3-1.0

мозандрит 8.0-12.5 0.2-1.2 - 16.0-19.7 1.0-3.9 - 0-0.5 -

магнетит 15.7-19.2 - - - - - 1.2-3.6 -

амфибол 0.8-8.6 - - - - - 0.6-1.9 -

энигматит 9.5 - - - 0-0.3 1.5 -

апатит - - - 0.8-2.8 2.0-8.4 - I -

биотит 2.2-6.6 - - - - - 0.3-1.2 -

лампрофиплит 28.2-30.1 - - - 7.214.9 1.410.5 1.0-7.9 0-0.3

; ' ... xxt • i.A.F

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итог, хочу наметить некоторые направления будущих исследований,

которые позволили бы заполнить недостающие ячейки в схеме гидротермального

минералообразования Хибинского массива. Во-первых, уже в самое ближайшее время можно

ожидать открытия нескольких новых для пород Кукисвумчоррского месторождения карбонатов:

хуанхэита, байюнебаита, крофордита, манганотихита и др. Во-вторых, необходимо провести

более тщательный анализ периодического минералообразования, по-видимому, с

привлечением идей неравновесной термодинамики. Перспективным является также

фрактальный анализ зон карбонатной минерализации, который может выявить особенности

формирования перколяционной сети трещин. Наконец, необходимо продолжать дальнейшие

исследования состава и свойств карбонатов, особенно самых обычных: кальцита, сидерита,

родохрозита, арагонита и др.

Завершая рассмотрение особенностей карбонатного минералообразования в ийолит-

уртитах Кукисвумчоррского месторождения, можно сделать и несколько замечаний прикладного

характера. Прогноз поведения горных массивов при их вскрытии не учитывает всех явлений,

связанных с накоплением в породах избыточного напряжения. Он ограничивается, обычно,

проведением стационарного сейсмического мониторинга, с помощью которого можно в

основном лишь регистрировать землетрясение но не прогнозировать их. Между тем, поскольку

' I

возникновение зон трещиноватости, переполненных поздними минералами, так или иначе приурочено к блокам с активной динамикой, то появление соды, или в общем случае - натрия в водах, омывающих разгружающиеся блоки, означает, что процесс разгрузки приобретает критический характер. По крайней мере на качественном уровне это положение полностью себя оправдывает и может быть использовано для выявления удароопасных зон.

Список опубликованных работ

1. Тулиокит Na6BaTh(C03)6-6H20 - новый водный карбонат натрия, барря и то^ия из щелочных пегматитов Хибинского массива (Кольский полуостров)// Минерал, ж'урн., 1990. Том. 12. №3. С. 74-78. Совм. с ЯАПахомовским, А.В.Волошиным и др.

2. Кукисвумит - новый минерал из щелочных пегматитов Хибинского массива (Кольский полуостров) // Минерал, журн., 1991. Т. 13. №2. С. 63-67. Совм. с ЯАПахомовским и А.Н.Богдановой.

3. Новые данные о нордите из Ловозерского и Хибинского массивов // Новые данные по минералогии редких элементов Кольского полуострова. Апатиты: изд-во КНЦ РАН, 1991. С. 60-65. Совм. с С.Н.Бритвиным, А.ИЛедневым и др.

4. Бариевые фтор-карбонаты редких земель щелочных массивов Кольского полуострова // Тезисы докладов II Всесоюзного совещания "Теория минералогии".Сыктывкар, 1991. С.124-125. Совм. с В.В.Субботиным, А.В.Волошиным и др.

5. Маккельвиит из карбонатитов и гидротермалитов щелочных пород Кольского полуострова (первые находки в СССР) // ЗВМО, 1990. Вып. 6. С. 76-86. Совм. с А.В.Волошиным, В.В.Субботиным и др.

6. Новые данные об эвальдите // ЗВМО, 1992. Ч. CXXI, №1. С. 56-67. Совм. с А.В.Волошиным, В.В.Субботиным и др.

7. Бариевые цеолиты Хибинского щелочного массива // ЗВМО, 1992. №2. С. 54-61. Совм. с А.Н.Зайцевым и Ю.П.Меньшиковым.

8. Carbonate mineralization of the Khibiny alkaline massif // IMA XVI General Meeting- Pisa,(session OS1) 1994. Совм. с ЯАПахомовским и А.Н.Богдановой.

9. U-Pb датирование бадделеита и циркона из имандритов Кольского полуострова // ДАН, 1992. Том 322. №1. С. 138-141. Совм. с Т.Б.Баяновой.

10. U-Pb dating of baddeleyite and zircon from imandrite of the Kola Peninsula // 1 st International Barents Symposium, Kirkenes, 1993. Совм. с Т.Б.Баяновой.