Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Природа и типоморфное значение оптически активных центров в минералах редкометалльных полевошпатовых метасоматитов

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Природа и типоморфное значение оптически активных центров в минералах редкометалльных полевошпатовых метасоматитов"

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ Институт геохимии, (стера логии и рудообразования

На правах рукописи УДК 549.(651+452.2):535.(34+37):Б53.403.5

ЛУПАШКО Татьяна Николаевна

ПРИРОДА И ТИПОМОРФНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ЦЕНТРОВ В МИНЕРАЛАХ РОТОМЕТАЛЛЬНЫХ ПОЛЕВОШПАТОВЫХ МЕГАСОМАТИТОВ

Специальность 04.00.20. - минералогия, кристаллография

Автореферат

диссортации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Киев - 1993

Работа выполнена в отделе физических методов исследования минерального вещества Института геохимии, минералогии и рудообразо-вания АН Украины.

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук А.Н. Таращан.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор О.И. Матковский;

кандидат геолого-минералогических наук, доцент

О.В. Зинченко.

Ведущая организация: Государственный Институт минеральных ресурсов (г. Симферополь)

9 14

Защита диссертации состоится __июня 1993 г. в час.

на заседании специализированного совета Д.016.17.01 при Институте

геохимии, минералогии и рудообразования АН Украины (252142, г. Киев \

- 142, просп. Палладина ,34).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГМР АН Украины.

Автореферат разослан 193$г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор геолого-минера логических наук "2----Семененко

Диссертационная работа посвящена изучению природы, типоморфно-го значения и генетической информативности оптически активных центров (ОАЦ) в минералах из месторовдений формации редкометаллышх полевошпатовых метасоматитов.

Актуальность теки. Редкометалльные полевошпатовые метасоматиты - новый тип рудных месторождений f А.И. Гинзбург и др., 1973 г. ]. Они характеризуются целым рядом специфических геологических и геохимических особенностей и, наряду с редкометалльными пегматитами, являются важнейшим типом редкомоталльных месторождений, экономически выгодных для разработки. Интерес к этим месторождениям, особенно в последние два десятилетия, привел к резкому усилешио их детальных геологических, минералогических и геохимических исследований (Ф.Р. Алельцин, В.В. Архангельская, H.A., Беспалько, A.A. Беус, Л.С. Галецкий, А.И. Гинзбург, Н.Е. Залашкова, О.В. Зшпенко, З.Г. Караева, В.И. Коваленко, П.В. Коваль, B.C. Кудрин, Г.П. Луговской, В.В. Матиас, C.B. Металиди, Д.И. Минеев, C.B. Нечаев, Л.Г. Фельдман, Т.Н. Шурига и др.). Повышение эффективности поисков редкометаллышх месторождений, глубин а их изученности и совершенствование технологии переработки руд неразрывно связаны с увеличением объема минералогической информации о структурно-химических особенностях и свойствах рудных и рудосопутствующих минералов, выявлением их типоморф-. ного значения. Весьма информативно емкими в этом плане являются оптико-спектроскопические и люминесцентные свойства, конкретными "носителями" которых выступают ОАЦ - примесные и структурные дефекты в минералах. Разработками последних лет (А.Н. Платонов, А.Н. Тара-щан, Г.В. Кузнецов, B.C. Горобец, O.A. Красильщикова, H.H. Василь-т кова, O.A. Кукушкина, Т.А. Рокачук, С.С. Мацюк и др.) всесторонне обосновано типоморфное значение этих свойств и установлены надежные и эффективные поисково-оценочные критерии на различные виды полезных ископаемых. В системе новых доказательств типоморфизма оптико-спектроскопических и люминесцентных свойств минералов на первое место выдвигается исследование их устойчивости или изменчивости на основании изучения представительного каменного материала.

Цель исследований - выявление генетической информативности и поисково-оценочного значения распределения ОАЦ в породообразующих полевых шпатах и акцессорном флюорите классических месторовдений редкометаллышх полевошпатовых метасоматитов.

Основные задачи:

I. Комплексное изучение природы и особенностей люминесценции и

окраски щелочных полевых шпатов и флюорита с целью установления их типоморфных признаков.

2.Выявление; критериев различия метасоматических и вмещающих пород и комплекса свойств минералов, характеризующих фактор» ору-денения, а также указывающих на металлогашческую специфику рудного процесса.

Фактический материал и методы исследований. Экспериментальные данные получены на коллекции более 800 образцов щелочных полевых шпатов и флюорита из восьми месторождений ниобия, тантала и бериллия: пирохлоровое (Вост. Сибирь), гентгельвиноаоо (Украина), два колумбитовыо (Тува и Саян), колумбит-берилловое (Вост. Саян) и три колумбит-танталитовые (Забайкалье и Египет), - пять из которых в качестве типичных примеров классических месторождений данного типа описаны в "Рудных месторождениях СССР" под редакцией В.И. Смирнова [ 1978 г., т. 3 ). Согласно существующей классификации [А.И. Гинзбург,- 3.Г.Караева, 1974] одна часть редкометвлльных массивов полевошпатовых метасоматитов может быть отнесена к 'группе мотасоматиче-ских, т.е. не имеющих видимой связи с магматизмом, другая - к группе автометасоматических (их формирование полностью определялось процессами послемагматичоского метасоматоза).

Основная часть коллекции представлена образцами сотрудников ВИМС (г.Москва) - Т.Н. Шуриги, 3.Г.Караевой, C.B. Рябенко; ВНИИГГИМС (г. Иркутск) - Л.М. Бабурина и Ш'МР АН Украины - H.A. Беспалько. В период половых работ 1080 - 1982 г.г. автором была отобрана коллекция образцов метасоматитов из двух месторождений, расположенных на территории Укриины (совместно с H.A. Беспалько) и России (совместно с Т.Н. Шуригой).

Выбор полевого шпата и флюорита, как объектов исследования, определился следующими обстоятельствами: I) щелочные полевые шпаты и флюорит входят в состав большинства парагенетичоских ассоциаций минералов, закономерно сменяющих друг друга в пространстве и времени; 2) альбитизация и флюоритизация - главные рудообрнзующие стадии метасоматического процесса; 3) ь особенностях внутреннего строения этих Минералов закодирована значительная часть информации об условях формирования редкометаллышх метасоматитов.

Для всех образцов микроклина и альбита сняты споктрн рентге-нолюминесценцш (РЛ) в области 200-1000 нм при комнатной температуре, проведены рентгеноструктурные исследования и установлен химический состав (классический химический анализ, пламенная фотометрия.

количественный и полуколичественный спектральный анализ). Некоторые образцы полевого шпата исследовались методом ЭПР. Для кристаллов флюорита, кроме спектров РЛ природных и прокаленных (900 К, 4 юга.) образцов, сняты кривые' термовысвечивания (ТВ) в интервале 293-773 К со скоростью 0,4 град./сек. и спектры оптического поглощения в видимом диапазоне 380-700 нм с расчетом колориметрических параметров (\.рс). Состав редкоземельных элементов (РЗЗ) во флюорите определялся нейтронно-активационным и рентген-флюоресцентным методами. Статистический анализ экспериментальных данных произволен с помощьй методов линейного преобразования главных компонент (разложение Ка-рунена-Лоэва) и автоматической классификации.

Научная новизна. Впервые произведено системное изучение и статистически обоснованы закономерности распределения ОАЦ в микроклине, альбите и флюорите из классических танталониоОиевых и бериллиевых месторождений, представляющих непрерывный по щелочности ряд. Экспериментально установлена кристаллохимическая и генетическая информативность люминесцентных свойств и окраски'минералов. Распределение ОАЦ в структуре щелочных полевых шпатов закономерно отражает (в пространстве и во времени) эволюцию метасоматического преобразования пород. Выявлено и обосновано типоморфное значение колориметрических параметров флюорита из щелочных и субщелочных метасоматитов. Установлена геохимическая и генетическая информативность спектрос-' копических свойств щелочных полевых шпатов и флюорита при изучении зональности редкометалльных метасоматитов. Изучено влияние фазового состава щелочных полевых шпатов на люминесцентные свойства ионов Ре3*.

IV

Практическое значение работы определяется возможностью использования установленных типоморфных и индикаторных признаков центров окраски и люминесценции и их комбинаций в щелочных полевых шпатах и флюорите - в качестве минералогических критериев рудоносности и металлогенической специализации метасоматитов, оценки формацион-ной принадлежности пород и стадийности руднометасоматического процесса. Данные исследований мокно использовать также при минералогическом картировании зон и участков проявления редкометалльного щелочного метасоматоза.

Апробация работы. Результаты и положения работы обсундались на четырех Всесоюзных конференциях (Казань,1983; Миасс,1983; Ленинград, 1988; Сыктывкар, 1991), а также на нескольких научных семинарах ИГМР АН Украины (конференции молодых ученых, заседания Украинского

минералогического общества).

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ. Объем и структура работы. Диссертационная работа объемом 150 страниц машинописного текста состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 59 иллюстраций и 20 таблиц; список литературы включает 145 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук А.Н. Таращану за постоянную помощь, внимание, ценные советы и обсуждение результатов.

С глубокой признательностью автор вспоминает имя выдающегося минералога и педагога академика АН Украины Е.К. Лазаренко, по причине внезапного ухода из жизни которого было прервано на первом году обучение в аспирантуре.

За помощь в выборе темы, практические советы и консультации автор выражает особую признательность доктору геолого-минералогиче-ческих наук, профессору А.Н. Платонову.

С глубокой благодарностью, как дань светлой памяти, автор вспоминает имя доктора геолого-минералогических наук, профессора

A.И. Гинзбурга, с непосредствешшм участием которого происходила дальнейшая корректировка и становление диссертационной темы.

За большую практическую помощь, консультации и непосредственное сотрудничество автор искренне признателен Г.В. Кузнецову, O.A. Красилыдиковой, В.И. Павлишину, Т.Н. Шуриге, З.Г. Караевой, С.В.Ря-бенко, H.A. Беспалько, B.C. Мельникову, H.H. Багмуту, В.И. Ткачуку,

B.М. Волокушину и многим другим сотрудникам, благодаря помощи и поддержке которых диссертация была завершена.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ: I. Вариации состава и концентрации ОАЦ в щелочных полевых шпатах и флюорите - индикаторы химического состава юшералообразу-вдей среды (в частности, концентраций рудных элементов,активности натрия, кислорода и фтора), щелочности и рудоносности полевошпатовых метасоматитов.

Детальные исследования спектров РЛ щелочных полевых шпатов из трех различных генетических групп танталониобиевых и бериллиевых месторождений (I - приразломные полевошпатовые метасоматиты, месторождения: А - пирохлоровое, Б -гентгельвиновое ; II - редкометалль-ные криолит-литионитовые метасоматиты, месторождения: В,Г - колум-битовые, Д - колумбит-берилловое; III - редкометалльные танталонос-ные граниты ("апограниты"), месторождения: Е-3 - колумбит-тантали-

товые) позволили установить, что основными ОАЦ в них являются примесные центры, образовавшиеся в результате изоморфного замещения калия и натрия - ТГ, Fe3* и РЬ* (микроклин) и Т1*,Се3; fin2* и Fe3* (альбит), и "решеточные" центры на дефектных тетраэдрах, стабилизированные изоморфными примесями - 0~ (Al - 0~- Al) (микроклин, альбит) или вакансиями - (Г. (S103") (альбит).

Состав и количественные соотношения концентраций (в условных единицах) этих центров - основные люминесцентные характеристики генераций микроклина и альбита, использованные в типоморфном анализе.

В результате интерпретации спектров РЛ и термолюминесценции (ТЛ), оптического поглощения и кривых ТВ флюорита из пород двух генетических групп редкометалльных месторождений (I - приразломных полевошпатовых метасоматитов, месторождения: А - пирохлоровое и Б - гентгельвиновое; и II - редкометалльных криолит-литионитовых метасоматитов, месторождения: В - колумбитовое, Д - колумбит-борилло-вое) выявлено четыре основных типа ОАЦ Ш.Л.Смолянский,1975; А.Н. Таращан,1978; О.А. Красилыцикова и др.,1986; и др.):

1. Активаторные центры - ионы Мпг*(Мп2*- с чисто фторовым окружением; Мп^- один из ионов фтора замещен кислородом); ионы TR3*

с различными способами компенсации избыточного положительного заряда (ионами Na\02"H F").

2. Донорно-акцепторные пары - типа Y2*- TR**, Dy2*- Се*^ Sm2*- Се**.

3. Собственные дефекты структуры (Vk- центры, , V~* F°, 2(V;-F°), 2V;-Na\ 2V;-02-).

4. Молекулярные центры - (У0г)°, (TROJ°, (Г .

Основными характеристиками, раскрывающими специфику окраски и и морфологии флюорита из редкометалльных объектов, являются: I) суммарная интенсивность всех линий и полос излучения примесных ионов и пиков термовысвечивания £lTR,Mn и £1тЛ; 2) состав центров окраски и колориметрические параметры (\к- длина волны основного цветового тона (нм) и рс- чистота основного цветового тона(усл.ед.); 3) состав доминирующих центров РЛ и ТЛ; 4) параметры РЛ, определяющиеся соотношениями: а) суш концентраций центров трехвалентных редкоземельных ионов иттриевой и цериевой подгрупп - £TR3*/£TR3*; б) сумм концентраций примесных ионов и центров на собственных дефектах решетки - £(TRa*+ МП** )/ £деф.; в) концентраций тригональных и кубических центров диспрозия - Dy3*'02"/Dya* и самария - Sma**02"/ Sm9*; г) концентраций центров ионов эрбия различной симметрии -

Ег^-^/Ег3*^-, Ег3*-На*/Егэ*-Г . Ег3*-О^/Ет3*Т.

Щелочные полевые шпаты.

■ Исследование люминесценции щелочных полевых шпатов позволило установить высокую генетическую информативность распределения в них центров РЛ, согласующегося с генетическими особенностями месторождения. Четко дифференцируется состав и концентрация примесных и "решеточных" центров РЛ в микроклине и альбите из двух контрастных по.характеристикам образований - щелочных приразломных полевошпатовых, субщелочных криолит-литионитовых метасоматитов (месторождения А-Д) и редкометалльных литий-фтористнх гранитов (танталоносных ■■ "адогранитов") (месторовдения Е-3). На примере танталониобневых месторождений показано (рис. I), что в составе ОАЦ этих минералов из щелочных и субщелочных пирохлор- и колумбитсодержащих метаматитов доминируют Ре3*. Они являются показателем высокой активности кислорода в минералообразухлцей среде и дефицита глинозема по отношению к щелочам. Это проявляется не только в образовании эгирина и рибеки-та, но и во вхождении высоких концентраций ионов Ре9* в позицию ^о структуры щелочных полевых шпатов. Концентрация Ре3* коррелирует с содержанием Ре203 (по данным химического анализа). Иная ситуация - высокие концентраций "решеточных" центров и О"., отли-чащие щелочные полевые шпаты из колумбит-танталитовых лепидолит- и топазсодержащих апогранитов, 'свидетельствует об избытке глинозема по отношению к щелочен и низкой активности кислорода в среде мине-ралообразования. Кроме того, в этих кристаллах зафиксированы высокие концентрации ТГ, РЬ* и Мпг* . положительно коррелирующие с содержаниями таллия, свинца и марганца по данным количественного спектрального анализа.

Концентрации Ре3* в щелочных полевых шпатах - геохимический пвднкатор щелочности метасоматических пород. Этот вывод подтверждается вариациями содержаний примесей ниобия, галлия, свинца и рубидия и Ре^* в микроклине из пород танталониобневых месторождений различных генетических групп (рис. 2). Все образцы обособляются в три, поля, соответствующие щелочным (I) и субщелочным (II) метасо-матитам и редкометалльным гранитам (III). По мере снижения щелочности пород в образцах микроклина уменьшается концентрация Ре3*, ЛЬ, ва и увеличивается РЬ и НЬ. Такие же закономерности в изменении концентрации Ре3* установлены и для альбита танталониобневых и микроклина и альбита бериллиевых месторождений. Для альбитов они совпадают с их дифференциацией по содержанию галлия (г/т) и

Рисунок I. Распределение центров РЛ в щелочных полевых пшатах та-нталониобиевых месторождений. I - приразломные полевошпатовые ме-тасоматиты; II -редкометаллышо криолит-литионито-вые метасоматиты; III - редкометаллышо Та-носные граниты (апограни-ти).

Месторождения: А - пирохлоровое; В-Д - ¡солумбитовые; ,Е~3 - колумбит-тан-талятовые.

Е1Х о ж т 1

Мп2+(усл. од.).

Учитывая положительную корреляцию содержания Рев*у и отрицательную - СГ(в щелочных половых шпатах со щелочностью город, можно увервдать, что величина соотношения Ре®* /0^ в определенной степени отражает направленность мотасоиатического преобразозпшш пород я изменение их щелочности в пределах индивидуальных объектов. Особенно показательны вариации этого параметра для щелочных полевых шпатов из месторождений с хорошо проявленной дифференциацией пород по минеральному составу в результате развития всех стодай мотасоматиче-ского процесса. Это продемонстрировано но примере гентгольвинового

¡Ьо Я то ~2ооо ьооо

0о то ¿000 зооо

Рисунок 2. Распределение микроклинов из метасоматитов тантало-ниобиевых месторождений в зависимости от содержания ниобия, галлия, рубидия, свинца и концентрации Ге'*.

Условные обозначения те же, что и на рис. I.

(Б) я колумбит-бериллового (Д) месторовдений.

Выявление РЛ-признаков щелочных полевых шпатов, которые можно использовать при разбраковке рудоносных и вмещающих пород, типизации метасоматитов по специфике рудного процесса - главный итог проведенных исследований. Анализ геохимических и РЛ-данных микроклина и альбита из редкометалльных полевошпатовых метасоматитов, различающихся по генетическим особенностям и металлогенической специализации, дает возможность выделить РЛ-параметры - индикаторы орудене-иия. Их условно мокно разделить на две группы: а) центры II* в микроклине и альбите накапливаются вместе с рубидием, литием, цезием и другими редкими элементами и отражают редкометалльную специфику метасоматитов. Повышенные их концентрации являются "пряшши" индика-

торами оруденения. Центры Fe^*, 0~lP О^и Pb*, изменение концентра-, ций которых в щелочных полевых шпатах находится в прямой зависимости от физико-химических условий их образования и, в частности, от вариаций кислотности-щелочности гидротермальных растворов, - косвенные индикаторы рудоносности.

При оценке типоморфности РЛ-характеристик щелочных полевых шпатов произведена статистическая обработка данных с помощью линейного. преобразования по методу главных компонент (разложение Каруне-на-Лоэва) (Л.н. Бугаец и др.,1976], сущность которого заключается в переходе к новой системе координат, главные оси которой являются линейными комбинациями исходных признаков и определяют направление их максимальной изменчивости. Например, для микроклина интервал значений каждого из РЛ-параметров, получаемых из одного спектра РЛ (относительные концентрации Til Cf t, lín*7 Fe®*, Pb* и величины TlVO~t, Tl'/Fe**, разбивался на определенные градации,

рассматриваемые как самостоятельные дискретные признаки. Описав таким образом все образцы микроклина (277 обр. ) в системе 48 признаков исследовали однородность полученной совокупности. В результате были вычислены главные компоненты, которым соответствуют собственные числа: для микроклина - х. (Т1* = 0 ~ 5) = 0,84 И \(0~t= 5 i 20) = 0,509. Их суммарный вклад в общую дисперсию равен ЗОЖ. Анализ данных статистических исследований показал, что характер распределения центров РЛ в микроклинах резко отличен в рудоносных и вмещающих породах , а для редкометалльных метасоматических пород находится в прямом соответствии с классификацией их по кислотно-щелочному признаку (рис. 3).

Флюорит.

Установлено, что характер изоморфизма трехвалентных редкоземельных ионов в кристаллах флюорита предопределен генетическими особенностями формирования редкометалльных месторождений полевошпатовых метасоматитов и обусловлен, в основном, различными механизмами компенсации избыточного положительного заряда (ионами Na", 0*",F). При этом, "кислородно-натриевый" способ компенсации доминирует для TR3*- ионов цериевой подгруппы и характерен для флюорита щелочных редкометалльных метасоматитов (I группа), а "натриево-фторовый" -TR3*- ионов иттриевой подгруппы и субщелочных метасоматитов (II группа), что совпадает с геохимическими представлениями о накоплении РЗЭ в породах различной щелочности.

Выявленные вариации в составе и концентрациях ОАЦ позволяют

Рисунок 3. Распределение полей микроклинов : I - вмещающие породы; 2 - ме-тасоматиты щелочной стадии процесса (2а - пирохлор- (А) и гентгельвинсодержа-щие (Б), 20 - с колумбитом (В, Г, Л) и 3 - метасоматиты кислотной стадии процесса (гентгель-вин- (Б), берилл- и фенакитсодержащие (Д) и с колумбит-танталитом (Е-3),

проследить изменение активности ряда примесных элементов (Мп, РЗЭ, Иа, О, Р) в минералообразующей среде в процессе образования разно-окрашенных образцов флюорита в пределах, одного месторождения или месторождений различных генетических групп, которые условно можно

21

ТА*ип *

оценить по величине относительных концентраций суммы г1тЛ или индивидуальных центров РЛ, ТЛ и окраски.

Анализ распределения различных типов центров Ег" (Егэ*'0г~, Ега* "Иа*, Егэ*'Р~), повсеместно фиксируемых в спектрах излучения флюорита рудных тел, позволяет сделать вывод о закономерном изменении активности натрия, кислорода и фтора в процессе метасоматиче-ского образования флюорита. На рисунке 4 продемонстрированы вариации значений Ег^'О^/Ет**'?: и Ег*" ■^/Ет''' для флюорита из четырех месторождений (I и II генетические группы ). Тенденция их уменьшения в направлении от шрохлорового к гентгельвиновому и далее ¡к колумбит-берилловому и колумбитовому месторождениям, т.е. от флюорита, являющегося'составной частью щелочных метасоматитов к флюориту из субщедачных, свидетельствует о том, что в том же направлении изменяется и активность натрия, кислорода (падает) и фтора

© А

°8 о

о

о

оА о В Д В АЛ

"45

15 £^N¿/£^1

Рисунок 4. Распределение флюорита по параметрам РЛ -Кг3* "О2"/ Ег3'Т~ и Ег3* 'N8*/ Ег**ЧГ.

I. I.

Буквенные обозначения месторождений те же, что на рисунках I и 3.

(возрастает). Эти выводы хорошо согласуются с теоретическими и экспериментальными данными по высокой активности натрия и кислорода в минералообразующих средах высокой щелочности, при понижении которой' увеличивается активность фтора.

Максимальная щелочность при формировании пирохлорсодержащих метасоматитов (месторождение А) проявлена также в ряда других люминесцентных параметров флюорита, содержащего кроме Кг3*'На'' и Ег3*'О2-, высокие концентрации тригональных центров ТИ3*(Бу3*•027 Зт3"* "0г~), центров захвата - (ТН02и характеризующегося наиболее низкими значениями гТИ^/гТИ3* . Понижение щелочности при образовании берилл- и колумбитсодержапвдх метасоматитов (месторождения Д и В) отражается на увеличении "иттриевости" общего состава центров ТНЭ* флюорита и заметной роль» тетрагональных центров в составе Ег9\

Наряду с этим, для изученных полевошпатовых метасоматитов выявлена высокая генетическая информативность состава и относительных концентраций ОАЦ флюорита как индикаторов их рудоносности. Так, по значениям параметров - I) ЕГО3''» 2) ЙД | 3] ( 5:Тй3+-ип2*11)/гдеф.; 4) Я&12** Мп2*, - флюорит редкометалльных метасоматитов обеих генетических групп месторождений четко отличается от флюорита вмещающих

иород (для последнего они в десятки и сотни раз ниже). Кроме того, важными, на наш взгляд, являются значения параметров ,

Ег"* •Ог"/Ег3" Т* и вариации концентраций центров Ег8*'^ (Б40,2 нм) и Мпг\ Так, флюорит пирохлорсодержащих метасоматитов характеризуется заметной ролью центров ТГ^'цериевой подгруппы, а соотношения Ег3* '02~/Ега* и Егэ" •Ыа'/Ег""' Р" , значительно превышают 1. Для флюорита из субщэлочных метасоматитов ( колумбит- и берилл-, фена-китсодержащих) значения Ега* 'О^/Ет3* примерно равны или меньше 1; флюорит, сопровождающий бериллиевую минерализацию (гентгельвино-вую и Серилл-фенакитовую) содержит повышенные концентрации Ип^.

Статистическая обработка люминесцентных данных подтвердила разделение на группы образцов флюорита из метасоматитов, различающихся по: щелочности (щелочные и субщелочные); рудоносности (рудовме-щакщие и безрудные) и металлогенической специализации (танталонио-биевые и бариллиевые). Кроме того, танталошобиевые метасоматиты распределились по видовому составу доминирующего рудного минерала (пирохлор- и колумбитсодержащие).

Флюорит из изученных метасоматитов характеризуется широким спектром окраски -' голубой и зеленый, желтый и красный. Наиболее широко распространены кристаллы о различными оттенками фиолетового цвета. Экспериментальный материал свидетельствует, что оптические спектры визуально одинаково окрашенного фиолетового флюорита по своей конфигурации различаются между собой, а существующая в настоящее время идентификация полос поглощения указывает на их связь с различными хромоформными центрами. Для объективной оценки цвета использована методика расчета координат цветности в системе Т1Ъ [МКО, 1931 г.), исходными данными для которой являются инструментально измеряемые величины - спектральные коэффициенты пропускания (отражения) исследуемых кристаллов. В рассчитываемых параметрах -) и ро- построена специальная колориметрическая диаграмма, на которой цвет кавдого изученного кристалла флюорита фиксировался в вида фигуративной точки цветности в соответствии с численными значениями его колориметрических параметров (рис. 5), В результате выявлена четкая зависимость колориметрических параметров от природа и относительных концентраций центров окраски для образцов различных редкометалльных месторождений, о чем свидетельствуют закономерное распределение условных полей точек цветности изученных образцов, характеризующихся определенными хромоформными центрами. Особенно резко обособляется флюорит пирохлорового месторождения (А). Для не-

Рисунок 5. Диаграмма точек цветности разноокрашенных образцов флюорита из редкометалльных полевошпатовых метасоматитов.

Условные обозначения месторождений те же, что на рис. I и 3.

го характерны различные оттенки желтого (желтый, зеленовато-желтый) и красного (оранжево-розовый, красный, пурпурно-красный и пурпурно-розовый) цвета и центры окраски, связанные с вхождением в кристаллическую решетку ионов кислорода и натрия - СГ (220 нм), (ТЯ02(500 нм), 2У~"0*~(560 нм) и 2У~'На*(540 нм). Флюориту колумбитового месторождения (В) свойственны оттенки зеленого (желтовато- и желто-зеленый) и пурпурного (красновато-пурпурный) цвета и центры окраски с междоузельными ионами фтора или ионами кислорода в структуре -Г (385-390 нм), 2(У;т°) (570-580 нм)]; П^Т", 2У;'0*~] и

Большее разнообразие цветовых оттенков характеризуют флюорит бериллиевых месторождений. В окраске флюорита колумбит-бериллового (Д) месторождения доминируют пурпурные (светло- и красновато-пурпурные) тона над красными (пурпурно-розовые); установлены также кристаллы голубого цвета. Хромоформные центры - ЕУ^'Р", 2(У;-Г)]; 2У;-0'-]; 1Ч1Т, гУГ'Иа*]; 2у:-оГ и 2У~'На* .

!■ V Г I Г Г Г ^ Г ' Р Р г

Флюориту генгельвинового (Б) месторождения, как и пирохлорового

(А), присущи преобладание желтого- (желто-оранжевый) и красных (красновато-оранжевый, розовый, пурпурно-красный, пурпурно-розовый) оттенков и центры - 0'г , 'На*, 2У~'0*~. Иногда распространены фиолетовые и синевато-пурпурные кристаллы с междоузельным фтором в структуре - [V;2(у;т°)] и 2(у;т°).

Установленные различия флюорита по колориметрическим и оптико-спектроскопическим параметрам позволили сделать вывод о важном ти-типоморфном значении окраски для кристаллов из полевошпатовых мета-соматитов двух генетических групп - щелочного и субщелочного состава.- Результат исследования состава хромоформных центров кристаллов из редкометалльных метасоматитов различной щелочности подтверждает сделанный на Основании РЛ- и ТЛ-характеристик вывод о том, что флю-рит, являющийся составной частью пирохлорсодержащих метасоматитов, образовался в условиях повышенной активности натрия и кислорода, а колумбит- и бериллсодержащих - достаточно высокой активности фтора. Результат изучения окраски флюорита пород гентгельвшювого месторождения (Б) свидетельствует о многостадийном процессе флюорити-зации с различной активностью кислорода и фтора.

2. Состав и концентрация ОАЦ в шкроклине, альбите и флюорите закономерно изменяются ьо времени а пространстве, отражая минеральный состав и геохимические особенности редкометалльных полевошпатовых ыетасоыатитоз. Направленность изменения лаавше-сцентшх характеристик минералов коррелирует с метасоматиче-ской зональностью и отражает эволюцию процесса ыетвсоиатиче-ского преобразования пород.

В диссертационной работе по литературным первоисточникам дано достаточно подробное описание (в тексте И фрагментарно в талблицах) особенностей зонального строения (вертшсального или горизонтального) месторождений редкометалльных полевошпатовых метасоматитов, заключающегося в закономерной смене парагвнезисов породообразующих '(вгирина, рибекита и слюд) и акцессорных (фторсодержащих и рудных) минералов в пространстве.

Микрошшн и альбит - сквозные минералы различных парагенезисов - всегда представлены несколькими генерациями: предадутцая генерация .вовлекается в процессы метасоматической перекристаллизации и сменяется последующей. Поздние генерации микроклина в некоторых случаях приобретают амазонитовую окраску. Значительной части парагенезисов присущ и флюорит.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о тесной

связи и четкой зависимости распределения типоморфных ОАЦ в щелочных полевых шпатах и флюорите от состава метасоматитов, отражающего общие черты и специфические особенности зональности индивидуальных месторождений различных генетических групп. При этом еэжным параметром зонального распределения ОАЦ в изученных минералах является контрастность их состава и концентраций.

Вариации концентраций Fe3.* в щелочных полевых шпатах. Установлено, что последовательная смена парагенезисов (например, от эги-рин- и рибекитсодержащих к биотитсодержащим), с понижением их общей щелочности в пределах одного объекта, сопровождается уменьшением , концентрации Fe** в щелочных полевых шпатах - от максимума к минимуму. Аналогичное изменение установлено и при переходе от месторождений приразломных полевошпатовых метасоматитов (I группа) к крио-лит-литионитовым (II группа), т.е. от щелочных метасоматитов к субщелочным. Щелочные полевые шпаты из редкометалльных гранитов (II группа) практически не содержат Fe®*'.

Вариации в составе ОАЦ в щелочных полевых шпатах. Установлены следующие закономерности: I. Зональность танталониоОиевых месторождений приразломных полевошпатовых (А) и криолит-литионитовых метасоматитов определяют исключительно вариации концентраций Fe'* (усл. ед. ) (микроклин - от 2500-2000 до 1500-1300; альбит - от 8000-6000 до 5000-3000). 2. Для танталоносшх литий-фтористых гранитов наблюдается тенденция увеличения Т1*(до 250), РЬ*(Ю0), 0~t(40) и некоторого поиикэния lin2* (от 150 до 30), 0~t(OT 350 до 40) в конечных парагенезисах (с лепидолитом). 3. Общей чертой зональности берилли-евых месторождений является постепенное уменьшение концентрации Fe®* (микроклин - от 2200 до 700; альбит - от 5000 до 1700) и увеличение И* (от 20 до 50) и 0~t(oT 20 до 200) в направлении от ранних к последующим парагенэзисам и, кроме того, появление высоких концентраций РЬ* (мнкроклип) и lin2" (альбит) в грейзенах.

Вариации состава ОАЦ во флтсрите. Контрастность распределения ОАЦ во флюорите установлена при изучении его генераций (вкрапленного, гнездового, прокилкового) из парагенезисов тантаталониобиевых и бериллиевнх месторождений (I и II генетические группы).. Зафиксировано, что в нем, от ранних генераций к более поздним (в пределах индивидуальных месторовдений или при сравнении месторождений различных генетических груш, в направлении от редкометалльных метасома-матитов щелочного состава к субщелочным), на фоне общего понижения содержания примесных ОАЦ возрастает концентрация центров TR91

иттриевой подгруппы, а доминирующие в составе ОАЦ кислород- и нат-рийсодержащие центра окраски и люминесценции сменяются центрами с мевдоузельными ионами фтора (тетрагональными центрами РЛ; центрами окраски типа , 2{У~'Р°) и т.д.).

Формирование зональности мосторовдешМ происходит в результате последовательного метасоматического преобразования вмещающих пород, связанного с направленной эволюцией щелочности-кислотности гидротермальных растворов и происходящего на фоне падения температуры. Различные генетические типы зональности отражают как многостадийный характер процесса метасоматоза, так и преобладание какой-либо из стадий. Экспериментальные данные свидетельствуют, что направленность в изменении состава и концентраций ОАЦ в щелочных полевых шпатах и флюорите совпадает с выявленной зональностью и отражает эволюцию метасоматического преобразования пород. При этом,по вариациям состава и концентраций люминесцентных параметров щелочных полевых шпатов, учитывая их повсеместное присутствие, могут быть получены данные о начальных и коночных стадиях процесса, а также по любой промежуточной стадии. Для етого предлагается генетическая модель распределения типоморфных центров в щелочных полевых шпатах, отражающая эволюцию метасоматического преобразования пород (табл.).

Таблица.

Схема распределения центров РЛ в щелочных полевых шпатах

в процессе развития редкометалльного щелочного метасоматоза

Стадия процесса Микроклип Альбит

Щелочная (Микроклинизвция, альбитизация) Ре3* IV

Кислотная (Топазизация.грейзенизация, ТГ, 0^, РЬ" Т1 % од;, о.;. ып

флюоритизация,окварцевание)

3. Типоморфные ассоциации центров окраски и люминесценции в породообразующих полевых шпатах и акцессорном флюорите - минералогические критерии формационной принадлежности, рудоносно-сти и металлогенической специализации редкометалльных полевошпатовых метасоматитов. '

Интерпретация генетической информации, связанной с распределением ОАЦ в щелочных полевых шпатах и флюорите из непрерывного по щелочности ряда редкометалльных месторождений полевошпатовых мета-

соматитов, открывает перспективу практического использования параметров люминесценции и окраски этих минералов для решения ряда задач, связанных с поисково-оценочными работами: установления генети-i ческого типа месторождений; выделения и оконтурившгил зон метасома-тически измененных пород, благоприятных для концентрации орудене-ния; оценки уровня эрозиогаюго среза и определения перспективности месторождения на глубину; предположешм минеральной формы нахождения редких элементов и т.д.

С этой целью предлагается система минералогических критериев, представляющих четыре группы типоморфных ассоциаций ОАЦ (в диссертационной работе представлены в виде таблицы). В их числе выделяются критерии, имеющие генетический и индикаторный смысл (по аналогии с Д.А. Миноевым, 1968 г.). Первую грушу составляют критерии, позволяющие оценить рудноформационную принадлежность метасоматитов, генетические особенности месторождений и их металлогеническую специализацию. Они могут быть постоянны, как, например, критерий повсеместного присутствия центров Er3*"Na'' во флюорите, и характеризовать всю редкометалльную формацию полевошпатовых метасоматитов. Или же изменчивы (дискретны), позволяющие устанавливать принадлежность к определенной генетической группе редкометалльных' месторождений и различать один объект от другого. Для танталониобиевых месторождений I-III генетических групп примером таковых могут служить критерии, связанные с вариациями концентраций центров Fe** (щелочные полевыо шпаты) или составом хромоформных центров и значениями х (флюорит). Критерии, позволяющие различать колумбит- и бериллсодер-жащие метасоматиты, определяются'вариациями концентраций центров Tit (микроклин, альбит) и РЬ*(микроклин), а также Мп^

(флюорит) (при примерно одинаковом значении параметра Егэ*'Ог~/ Er9*'F~= I (флюорит), характеризующем их субщелочной состав).

Вторую и третью группы составляют критерии, имеющие индикаторный смысл - индикаторы рудоносности (II) и индикаторы, отражающие характер рудообразующего процессе (III). Они изменчивы, но первые определяются генетическими особенностями месторождений, а вторые, кроме того, еще и стадийностью метасоматического процесса. Рудонос-ность метасоматитов можно прогнозировать по распределению ОАЦ в щелочных полевых шпатах (используя "прямые" (Т1*) и косвенные (Fe®*) индикаторные признаки) и флюорите - по высоким значениям параметров г1тк-мп' Е1тл> e(tr3"+ Mn^J/Едеф. Характер рудообразующего процесса оценивается по критериям, связанным с изменчивостью состава

ОАЦ в щелочных полевых шпатах в зависимости от преобладающего развития щелочных (микроклинизация, альбитизация) или кислотных (флюо-•ритизация, грейзенизация, окварцевание, топазизация) стадий метасоматоза. Например, критерий, характеризующийся стабильно высокими концентрациями Т1*, 0~ (альбит) и Т1*. РЬ* (микроклин), указывает на развитие кислотных стадий редкометалльного метасоматоза и позволяет предположить колумбит-танталитовое оруденение.

Критерии четвертой группы отражают динамику ыетасоыатического процесса, обусловленного, в свою очередь, эволюцией щелочно-кислот-ного потенциала гидротермальных растворов. Они закономерно изменяются от зоны к зоне в пределах одного месторождения и различны для отдельных объектов. В их составе выделяются вариации концентраций Ре3* и параметра Ре^/0^ (щелочные полевые шпаты), параметров

Бт3*•0г-/Зга3*, Ву3*'0г~Л5у3; Ег3*'О2~/Ег3*'Р~ (флюорит). С их помощью возможно оценить масштабность рудообразующего процесса и предположить схему его развития.

Базируясь на пространственно-временной эволюционной модели формирования редкометалльной минерализации, предложенная система минералогических критериев оценки редкометалльности полевошпатовых метасоматитов успешно может быть использована при топоминералогиче-ском прогнозировании (выделении перспективных площадей для детальных поисков) и составлении прогнозных карт. В качестве элементов картирования предлагается использовать критерии, характеризующиеся вариабельностью и носящие различную генетическую нагрузку, с помощью которых молено оценить разнофациальные метасрматические образования (Ре^'/О^, еТ^/еТИ^) и породы различной степени рудонос-ности (ТГ/0^, ТГА)~. и др.)■

ВЫВОДЫ

1. В результате исследования около 800 образцов щелочных полевых шпатов (микроклин, альбит) и флюорита, предетавляющих практически все генетические группы редкометалльных месторождений полевошпатовых метасоматитов, получены спектры рентгенолюминесценции (микроклин, альбит, флюорит), кривые термовысвечивания и спектры оптического поглощения, рассчитаны колориметрические параметры (флюорит), изучены типоморфные особенности окраски и люминесценции изученных минералов.

2. Выявлено влияние фазового состава щелочных полевых шпатов на люминесцентные свойства ионов Ре3*. На спектральное положение

максимума полосы излучения тетраэдрически координированных ионов Ре9* в спектрах РЛ микроклина основное влияние оказывает не характер их распределения по тетраэдрическим позициям, а примесь железосодержащего альбита (пертиты), в спектре которого полоса Ре9* сдвинута в длинноволновую область на 40 нм. Предложен способ оценки фазового состава образцов полевого шпата по спектрам рентгенолюми-несценции.

3. Щелочные полевые шпаты из различных парагенезисов редкоме-талльных полевошпатовых метасоматитов характеризуются специфическими спектрально-люминесцентными характеристиками, обусловленными оп-. ределенным сочетанием и относительной концентрацией примесных (Т1*, РЬ*. Мп2*, Ре9*) и решеточных (0^, 0^) центров излучения. Наиболее емкая информация о химическом составе среды минералообразования отражена в спектрах люминесценции примесных активаторных центров, причем высокие концентрации Ре9* - показатель высокой активности кислорода и относительного дефицита глинозема по отношению к щелочам в минералообразующей среде при формировании ниобийсодержащих метасоматитов, а Т1*,РЬ* и Мп2* можно рассматривать в качестве геохимических индикаторов тантало-бериллиеносных метасоматитов.

4.Относительные концентрации Ре9* в микроклине и альбите являются геохимическими индикаторами щелочности метасоматитов и позволяют косвенно судить об их рудоносности, а повышенные концентрации Т1* отражают редкометалльную специфику рудообразуицих сред и являются "прямыми" индикаторами рудоносности полевошпатовых метасоматитов.

5. Изменчивость рентгенолюгашесцентных свойств микроклина и альбита закономерно (во времени и в пространстве) отражает общие черты минералогической зональности месторождений и эволюцию метасо-матических процессов. Соотношение Ре9*/0^ - индикатор направленности метасоматического преобразования вмещающих пород и изменения щелочности метасоматитов в пределах объектов.

6. Особенности изоморфизма ионов трехвалентных редкоземельных элементов в кристаллах флюорита предопределены особенностями формирования редкометалльных месторождений полевошпатовых метасоматитов и, связаны, в основном, с характером компенсации избыточного положительного заряда (ионами N3*, 02~или Р~). Установлена положительная корреляционная связь между натрием и кислородом - ТН3*-ионами •цериевой подгруппы и натрием и фтором - 'ГИ9* - ионами иттриевой подгруппы, что особенно четко проявляется на составе ОАЦ флюорита из

щелочных приразломных полевошпатовых метасоматитов (I группа месторождений) и субщелочных криолит-литионитовых метасоматитов (II трупа месторождений).

7. В результате анализа обширного экспериментального материала по люминесценции флюорита с применением методов математической статистики выявлены рентгено- и термолюминесцентные параметры - надежные типоморфные признаки. В частности, для зон развития щелочного редкометалльного метасоматоза характерны высокие концентрации центров РЛ Ет3*'^; .высокие значения параметров £lTH,.Mn и £1тЛ (суммарная интенсивность всех полос излучения и пиков термовысвечивания), а также z(TRf+ Мп2^, )Адеф. являются индикаторами рудоносности метасоматитов. Кроме того, параметр РЛ Ег3* 'Ог~/Ега* 'F~>> 1 - показатель флюорита пирохлорсодержащих метасоматитов; Ег3т'02~/Ег3**F~

- гентгельвин- и колумбитсодержащих; Ег3* '02~/Ег3* *F~ ^ 1 - берилл- и фенакитсодержащих. Высокие концентрации центров РЛ Мп2* с фторовым (Мл2*) и кислородным (Мл2*) тинами окружения во флюорите указывают на наличие бериллиевой минерализации.

8. Оптикоспектроскопические и колориметрические параметры

и Рс) _ устойчивые типоморфные признаки флюорита полевошпатовых метасоматитов различной щелочности и редкометалльной специализации. '

9. Породообразующие микроклин, альбит и акцессорный флюорит характеризуются устойчивыми' типоморфными комбинациями ОАЦ, благодаря чему эти характеристики могут использоваться в качестве аффективных минералогических критериев оценки редкометалльности полевошпатовых метасоматитов, а также для совершенствования методов поисков определенных генетических групп редкометалльных месторождений.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лупашко Т.Н., Шурига Т.Н., Красильщикова О.А., Таращан А.Н., Платонов А.Н. Центры окраски и люминесценции во флюоритах как индикаторы состава минералообразующей среды (на примере одного из редкометалльных месторождений).// Минерал, журн. - 1980. - 2. - N 4. -С.66-74.

2. Лупашко,Т.Н., Караева З.Г., Шурига Т.Н., Таращан А.Н. Характерные особенности микроклина из редкометалльных щелочных метасоматитов (по данным люминесценции).// Минерал, журн. - 1981. - 3. - N 4. - С.45-51.

3. Лупашко Т.Н., Таращан А.Н., Кузнецов Г.В., Мельников B.C. Фазовый состав и люминесценция ионов Fe3* в полевых шпатах. // Тоз докл. к IX Всесоюз. совещания по рентгенографии минерального сырья.

- Казань - 1983. - с. 120-122.

4. Лупажо Т.Н., Таращан А.Н. Изучение зональности редкометалльных щелочных метасоматитов по распределению центров рентгенолюми-несценции в микроклинах.// Минералогическое картирование рудных полей и месторождений. (Тез. докл. III Всесоюз. минералогического семинара, Миасс, 4-7 октября 1983 г.). - Свердловск. - 1983. -C.I09-II0.

5. Лупашко Т.Н., Таращан А.Н., Багмут H.H., Мельников B.C. Влияние фазового состава щелочных, полевых шпатов на люминесценцию ионов Fe9*.// Кристаллохимия и спектроскопия минералов. - Киев: Наукова думка. - 1984. - С. I09-II5.

6. Лупашко Т.Н., Таращан А.Н. Распределение центров рентгено-люминесценции в микроклинах как отражение зональности местороздений редкометалльных метасоматитов. // Проблемы онтогении минералов. -Л.: Наука. - 1985. - С. II9-I24.

7. Лупашко Т.Н., Таращан А.Н., Беспалько H.A. Центры люминесценции микроклина как индикаторы рудоносности и щелочности метасо-матических пород. // Геохимия. - 1985. - N 11. - С. 1621-1629.

8. Лупашко Т.Н., Таращан А.Н., Караева З.Г., Шурига Т.Н. Типо-морфные особенности щелочных полевых шпатов из редкометалльных метасоматитов. // Минерал, журн. - 1985. - 7. - N 3. - С.30-45.

9. Лупашко Т.Н., Кузнецов Г.В., Высоцкая В.А. Рентгенолюшгае-сцентные параметры микроклина - элементы картирования редкометалльных гранитов (на примере Восточного и Центрального Забайкалья).' //0ценка перспектив рудоносности геологических формаций при крупномасштабном геологическом картировании и поисках минорало-геохимиче-скими методами. (Тэз. докл. Всесоюз. петрологического симпозиума, Ленинград, 12-П апреля 1988 г.) - Л. - 1988. - С. 38-39.

10. Кузнецов Г.В., Лупашко Т.Н. Оценка рудоносности и металло-генической специализации метасоматических пород по рентгенолюмине-сцентным характеристикам полевых шпатов. // Оценка перспектив рудоносности геологических формаций при крупномасштабном геологическом картировании и поисках минералого-геохимическими методами. (Тез. докл. Всесоюз. петрологического симпозиума, Ленинград, 12-14 апреля 1988 г.) - Л. - 1988. - С. 88. i /

к/

Подписано s печать 20.04.93г формат 60x64/16 Бумага писчая. Усл.печ.лЛ,0. Тираж 100 экз. Заказ w 722

Отпечатано ЦУОП ГНЛП "Плодвинконсерв" г.Ккев,Саксат'анского,1