Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Редкоземельные элементы в минералах вольфрамово-оловорудных месторождений Дальнего Востока

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Редкоземельные элементы в минералах вольфрамово-оловорудных месторождений Дальнего Востока"

Г Г о од

На правах рукописи

СМОЛЕНСКИЙ Вадим Валерьевич

РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В МИНЕРАЛАХ ВОЛЬФРАМОВО-ОЛОВОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Специальность 04.00.20 - минералогия,

кристаллография

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 1996

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном горном институте им Г.В.Плеханова (техническом университете)

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических

наук, профессор Ю.Б.Марин

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических

наук, профессор В.В.Гордиенко

кандидат геолого-минералогических наук Б.Г.Ванштейн

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский геологический институт (ВСЕГЕИ), г. Санкт-Петербург.

Защита состоится " 2Ь " МеКрЬрЯ 1996 года в час.

00 мин. на заседании Диссертационного совета Д 063.15.04 по адресу: 199026, Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. N 2 .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В.Плеханова (технического университета).

Автореферат разослан " 22 " НОяВрЯ 1996 года.

Отзывы, заверенные печатью учреждения, в двух экземплярах, просим направлять по адресу: 199026, Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова (технический университет), Ученый совет.

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат геол.-мин. наук, доцент

М.А.Иванов

Актуальность работы. Вольфрамово-оловорудные месторождения на протяжении многих лет являются объемами разнообразных геологических исследований. Дальний Восток - один из важнейших рудных регионов России, в котором выявлены и эксплуатируются промышленные месторождения вольфрама и олова. В последние годы, в связи с развитием новых методов анализа вещества, появилась возможность детальных минералого-геохимических исследований с установлением закономерностей распределения элементов группы редких земель, которые являются индикаторами особеностей протекания процессов, приводящих к образованию рудных минеральных ассоциаций. Это позволяет перевести на более высокий уровень выявление условий минералообразования на этих классических объектах, а также повысить эффективность поисковых работ и более рационально подойти к комплексному использованию вольфрамово-оловянных руд.

Целью работы являлся систематический анализ распределения редкоземельных элементов в минералах-носителях из вольфрамово-оловорудных месторождений Дальнего Востока для установления различий их концентраций и форм нахождения в минералах месторождений разной формационной принадлежности, а в пределах отдельных месторождений - на участках с разной историей формирования, с последующим выявлением индикаторной роли минералов-носителей РЗЭ при реконструкции условий рудообразования и уточнении латеральной и вертикальной зональности рудных полей.

Фактический материал и методы исследования. В работе обобщены материалы, собранные автором при проведении полевых работ и камеральных исследований в период 1986, 1989-1992 г.г. на территории Правоурмийского месторождения, рудопроявлений Верхнеурмийского рудного узла, а также при посещении ряда рудных объектов Комсомольского, Кавалеровского и Дальнегорского рудных районов Дальнего Востока. В процессе полевых работ документировались гидротермально-метасоматические образования и руды в естественных и искусственных обнажениях на дневной поверхности, в подземных горных выработках и скважинах. В камеральный период проводилось описание прозрачных (более 800 шт.) и полированных (более 300 шт.) шлифов, выделение мономинеральных фракций для последующих анализов. Аналитическое определение особенностей состава минералов, за исключением химического анализа (25 проб) (каф. геохимии СПбГУ, аналитик - В.В.Семенова), проводилось непосредственно автором работы под руководством специалистов соответствующих организаций. Были применены методы

количественного (110 проб) и полуколичественного (155 проб) спектрального анализа (каф. геохимии СПбГУ; Институт минералогии Фрайбергской горной академии), электронно-зондового микроанализа (120 определений) (СПбГГИ; Институт минералогии Фрайбергской горной академии), атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (30 проб) и атомно-абсорбционной спектрометрии (23 пробы)(Институт минералогии Фрайбергской горной академии). В ряде случаев были использованы методы термолюминесцентного анализа (25 проб) и электронного парамагнитного резонанса (13 проб) (каф. геохимии СПбГУ). Исследования Sm-Nd и Rb-Sr изотопных систем в минералах и породах проведены в ИГГД РАН P.LLI.Крымским, Б. В. Беляцким, Л.К.Левским. Статистическая обработка аналитических результатов велась на персональном компьютере при помощи ряда специализированных лрограмных пакетов.

Научная новизна работы. В результате применения современных методов анализа впервые получена достоверная информация о всех аналитически определяемых редкоземельных элементах, их концентрациях и характере распределения в минералах различных участков Верхнеурмийского рудного узла, Арсеньевского месторождения, уточнены и дополнены существовавшие ранее сведения по содержаниям РЗЭ в минералах Забытого месторождения. Систематический анализ авторских и литературных данных позволил установить особенности в характере распределения РЗЭ в минералах дальневосточных вольфрамово-оловорудных месторождений разной формационной принадлежности. Выявлены особенности в распределении РЗЭ, для участков с разной историей геологического развития в пределах отдельных месторождений. Обнаружены новые формы вхождения редкоземельных элементов в вольфрамиты вольфрамово-оловорудных месторождений. С привлечением изотопных характеристик РЗЭ выявлена определенная временная закономерность в размещении одностадийных рудных парагенезисов в пределах Верхнеурмийского рудного узла.

Практическая значимость. Данные по содержаниям и формам нахождения редких и редкоземельных элементов в минералах вольфрамово-оловорудных месторождений могут быть использованы при проведении поисковых работ и оценке комплексности добываемого вольфрамо-оловянного сырья на редкоземельные элементы как в пределах рудных полей Дальнего Востока, так и месторождений схожего генезиса в других регионах.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации обсуждались на заседаниях кафедры минералогии,

кристаллографии и петрографии СПбГГИ, отдельные выводы были представлены в материалах 4-го Международного объединенного симпозиума по проблемам прикладной геохимии (Иркутск, 1994), 1-ом Всероссийском молодежном научном форуме (Санкт-Петербург, 1996), Научной конференции аспирантов и студентов СПбГГИ "Полезные ископаемые России и их освоение" (Санкт-Петербург, 1996), 1-ом Международном симпозиуме "Крупные и уникальные месторождения редких и благородных металлов" (Санкт-Петербург, 1996). Результаты исследований докладывались геологам Комсомольской ГРЭ и отражены в научных отчетах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения и содержит 95 страниц машинописного текста, 17 таблиц, 55 рисунков и фотографий, а также список литературы из 145 наименований. В первой главе дается общая характеристика вольфрамово-оловорудных месторождений Дальнего Востока и закономерностей их размещения. Глава 2 посвящена особенностям геологии и минералогии важнейших типов вольфрамово-оловорудных месторождений Дальнего Востока - касситерит-кварцевой, касситерит-силикатной формаций, а также рудных объектов Верхнеурмийского рудного узла, в частности - полиформационного Правоурмийского месторождения. Глава 3 посвящена методике проведения исследований. В главе 4 излагаются фактические материалы по эсобенностям содержания РЗЭ в минералах вольфрамово-оловорудных месторождений Дальнего Востока. Глава 5 посвящена интерпретации полученных данных, сопоставлению с имеющимися в литературе и выявлению индикаторных свойств РЗЭ в минералах вояьфрамово-эловорудных месторождений. В заключении приводятся основные зыводы по результатам проделанной работы.

Диссертационная работа выполнена под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Ю.Б.Марина, <оторому автор выражает свою глубокую благодарность. Автор искренне признателен к.г.-м.н. В.В.Гавриленко за постоянную поддержку при зыполнении исследований, текущее обсуждение многих проблем и основных положений диссертации. Большую помощь при проведении еологических и минералогических исследований оказали к.г.-м.н. Е.Г.Панова, С.А.Ефименко, к.г.-м.н. Н А.Погребе. Ряд исследованных в заботе проб минералов и пород месторождения Забытого был любезно предоставлен к.г.-м.н. Л.Г.Виноградовой и Е.М.Леоновой. Большую юмощь в проведении аналитических исследований оказали 1.А.Тимохина, к.г.-м.н. С.М.Сухаржевский (каф. геохимии СПбГУ),

к.г.-м.н. И.М.Гайдамако (СПбГГИ), Р. Ш. Крымский, Б.В.Беляцкий, д.х.н. Л.К.Левский (ИГГД РАН), проф. Д.Вольф, доктор геологии У.Кемпе, С.Гольдштейн, В.Клемм,' Б.Дюзинг, К.Фолькманн (Институт минералогии Фрайбергской горной академии, Германия). Всем им "автор выражает свою искреннюю: благодарность. Автор хотел бы поблагодарить сотрудников кафедры МКП СПбГГИ, кафедры геохимии СПбГУ, ВМО РАН, а также М.В.Морозова, к.г.-м.н. А.И.Брусницына, Н.В.Платонову и Я.Л.Клочкова за оказанную помощь и поддержку на различных этапах выполнения диссертации.

Основные результаты проведенных исследований могут быть представлены в виде следующих основных защищаемых положений:

1. Особенности распределения редкоземельных элементов в минералах-носителях из вольфрамово-оловорудных

месторождений Дальнего Востока позволяют различать месторождения разной формационной принадлежности, а в пределах отдельных месторождений - участки с разной историей формирования.

К основным промышленно важным месторождениям вольфрама и олова на Дальнем Востоке относятся месторождения касситерит-кварцевой и касситерит-силикатной рудных формаций, различающиеся минеральным составом, условиями локализации и связью с двумя разными сериями магматических пород, характеризующимися различными типами распределения РЗЭ (Руб и др., 1987, 1989; Иванова Колесов, 1992; Гетманская, Чернов, 1996, и др.). Месторождения касситерит-кварцевой формации обычно проявлены в областях развития гранитоидов лейкогранит-аляскитовой и/или субщелочно-лейкогранитовой формаций и тяготеют непосредственно к контактаи подобных гранитов, формируясь в апикальных частях интрузивов или нг некотором удалении во вмещающих породах, в участках наиболее интенсивной тектонической деятельности. Характерно развитие различных фаций грейзенов - кварцевых, полевошпатовых мусковитовых, сидерофиллитовых, турмалиновых, серицитовых многообразие типов слюд - мусковита, сидерофиллита, протолитионита циннвальдита, в приповерхностных условиях серицита, а также широкое распространение топаза, флюорита, вольфрамита, арсенопирита минералов висмута. Отмечаются берилл, молибденит, из поздних пирит, шеелит, галенит, халькопирит. Среди месторождений это£ формации, в пределах Дальнего Востока, обычно выделяют двг

генетических типа: собственно касситерит-кварцевый (кварцево-жильный) и грейзеновый, часто сопровождающие друг друга.

Месторождения касситерит-силикатной формации обычно связаны с многофазными сериями гранитоидов повышенной основности - от габбро, кварцевых диоритов до лейкократовых гранитов, зачастую формируясь на значительном удалении от тел интрузивов в благоприятных тектонических зонах. В составе руд резко преобладают силикаты железа - турмалин и хлорит, ассоциирующие с кварцем, серицитом, касситеритом, сульфидами железа, меди, мышьяка. Среди многообразия минеральных типов оруденения в пределах Дальнего Востока отчетливо преобладают турмалиновый (Комсомольский рудный район) и хлоритовый (Кавалеровский рудный район), нередко встречающиеся на различных уровнях глубинности в пределах одного месторождения.

В последние годы установлены месторождения, преимущественно крупные и очень крупные, характеризующиеся сложным сочетанием минеральных ассоциаций, обычно свойственных оловорудным объектам разной формационной принадлежности. Так, в пределах Верхнеурмийского рудного узла (Баджальский район) разведан целый ряд разномасштабных проявлений олова и вольфрама. Правоурмийское месторождение, уникальное по масштабам запасов олова, выделяется в их ряду особенностями состава рудоносных образований, которым одинаково присущи черты касситерит-кварцевого и касситерит-силикатного формационных типов. В силу особенностей геологического строения и тектонического режима в процессе формирования оруденения, на ранние рудоносные минеральные ассоциации касситерит-кварцевой формации (кварц, топаз, касситерит, слюды) оказались наложенными более поздние турмалин-сульфидные (турмалин, кварц, халькопирит, арсенопирит), характерные для месторождений касситерит-силикатной формации. Учитывая длительный характер формирования Правоурмийского месторождения и комплексность оруденения, в настоящей работе оно рассматривается как пример комплексного полиформационного месторождения.

Основными минералами-носителями РЗЭ в месторождениях указанных типов являются флюорит, шеелит, вольфрамит, топаз и турмалин. Для исследований были выбраны флюорит и вольфрамит. Это определялось тем, что флюорит, вследствие устойчивости в широком диапазоне температуры, давления, режима кислотности-щелочности, является одним из наиболее распространенных "сквозных" минералов, фиксирующих в особенностях своего состава изменчивость характера протекания процессов минерало- и рудообразования

практически на протяжении всего времени формирования месторождений, а вольфрамит, образующийся, по сравнению с флюоритом, в гораздо более узком временном диапазоне, несет информацию об особенностях именно рудной стадии минералообразования

Анализ фактических материалов, показал различия в уровне содержаний и характере распределения РЗЭ для флюоритов из месторождений различной формационной принадлежности (рис 1). Максимальными содержаниями примесей редкоземельных элементов характеризуются флюориты из рудных объектов касситерит-кварцевой формации (£ (1.а...!.и) - 1623,8 г/т, иттрий - 3204,0 г/т). Флюориты из месторождений касситерит-силикатной формации содержат значительно меньше РЗЭ (^ (1.а...1.и) - 73,1 г/т, иттрий -100,3 г/т). Уровни содержания РЗЭ во флюоритах из комплексных полиформационных месторождений характеризуются промежуточными средними значениями (I (1.а...1.и) -195,0 г/т, иттрий - 425,5 г/т).

Рис.1. Характер распределения РЗЭ во флюоритах рудных минеральных ассоциаций из месторождений касситерит-кварцевой (7), касситерит-силикатной (2) формаций и комплексного полиформационного месторождения (3).

При этом, для флюоритов касситерит-кварцевой формации, из рудоносных минеральных ассоциаций, типичны спектры распределения РЗЭ с наличием ясно выраженной отрицательной европиевой аномалии и незначительным преобладанием группы тяжелых лантаноидов. Для флюоритов из месторождений касситерит-силикатной формации характерны наличие положительной европиевой аномалии и отсутствие значительного обогащения легкими или тяжелыми РЗЭ.

Анализ содержаний представителей разных групп РЗЭ в другом минерале-носителе - вольфрамите, подтверждает вышеуказанные различия в содержании редкоземельных элементов для минералов из месторождений разных формаций. Так, вольфрамиты Забытого месторождения - типичного представителя касситерит-кварцевой формации, характеризуются высоким суммарным содержанием редкоземельных элементов (500 г/т) и преобладанием в своем составе группы тяжелых лантаноидов (TRce - 7,1, TRy - 71,7 % от суммы) (Виноградова, 1986) В отличие от них, вольфрамиты из касситерит-силикатных месторождений Комсомольского района значительно обеднены РЗЭ в целом, и характеризуются близким к единице La/Y отношением, что может свидетельствовать об отсутствии ярко выраженного преобладания группы тяжелых или легких лантаноидов в составе примесей РЗЭ.

Эти особенности спектров распределения РЗЭ могут быть увязаны, в первую очередь, с характером распределения РЗЭ в породах двух разных серий гранитоидов, с которыми ассоциирует оруденение различных формаций. В большинстве случаев минералы начальных стадий рудообразования наследуют характерный для магматических пород спектр распределения редких земель. Наблюдаемое иногда преобладание группы тяжелых лантаноидов в составе ранних минералов может являться следствием связи оруденения с наиболее поздними фазами гранитоидов, для которых (Руб и др., 1989) свойственно понижение La/Yb отношения.

Особенности геологических условий и тектонического режима в процессе формирования оруденения оказывают определенное влияние на наблюдаемый характер содержаний РЗЭ в минералах рудоносных образований при сохранении их основных черт, указанных выше для разных формаций. При развитии оруденения по породам, имеющим контрастный, по отношению к рудоносным магматическим образованиям, химический состав, распределение РЗЭ в минералах таких месторождений определяется особенностями распределения РЗЭ в субстрате (Jingwen, 1995; Goldstein е. а., 1995).

В пределах Правоурмийского месторождения оруденение развивалось по зонам трещиноватости в мощной однородной толще игнимбритов липаритового состава комагматичных гранитам Верхнеурмийского массива. На начальных стадиях рудного процесса сформировалась зона штокверка с преобладанием маломощных сидерофиллит-кварц-толазовых рудоносных жил и прожилков с касситеритом и вольфрамитом, особенности минерального состава и форм выделений минералов в которых позволяют отметить относительно кратковременный, одноактный период их формирования. В ходе процесса рудообразования, в результате тектонических подвижек, в осевой части штокверковой зоны происходило развитие системы пологих трещин и формирование на этих участках мощных жил и тел объемных метасоматитов кварц-топазового состава, образование которых носило более длительный и сложный характер и с которыми связано отложение и концентрация основной массы рудных минералов на месторождении. Проведенные исследования показали, что флюориты из одноактных прожилков начала рудного процесса содержат I (1.а...1-и) 392 г/т и иттрия 873,4 г/т. Флюориты из участков месторождения, имеющих более длительную историю формирования, значительно обеднены лантаном и лантаноидами 02 (1.а...1_и) 60,2 г/т), и иттрием (186,3 г/т). Содержания редкоземельных элементов в другом характернейшем минерале основной рудной стадии месторождения -топазе, также выше в одноактных прожилках (3,5 г/т), чем в образцах из мощных кварц-топазовых жил и тел объемных метасоматитов (1,1 г/т).

Таким образом, характер распределения РЗЭ в минералах рудоносных образований различной формационной принадлежности несет в себе черты тесной связи со спектрами распределения РЗЭ в рудоносных гранитоидах, что особенно четко проявляется лишь для ранних минеральных ассоциаций, в то время как конкретная история и длительность формирования отдельных месторождений приводят к ослаблению этой зависимости.

2. Фракционирование редких и редкоземельных элементов в ходе процесса рудообразования определяется сочетанием физико-химических условий минералообразования и кристаллохимических особенностей кристаллизующихся минералов: в частности, при общем накоплении редкоземельных элементов в продуктах ранних стадий минералообразования, происходит относительное обогащение топаза группой легких лантаноидов, а ассоциирующего с ним флюорита - тяжелых. В случае отсутствия флюорита и других

изоморфноемких минералов при образовании вольфрамита избыточные для него концентрации редкоземельных элементов связываются ниобат-ионом в структуре фергусонита, а скандий входит в ранние фазы ферберита на место железа.

Характер накопления и перераспределения элементов-примесей в минералах определяется целым рядом минералого-геохимических факторов, среди которых одним из важнейших является влияние структурных особенностей минеральных видов. Закономерное изменение химических свойств в ряду редких земель, связанное с особенностями их электронного строения, находит свое отражение в различном поведении цериевой и итгриевой групп РЗЭ в природных процессах. Влияние различных факторов на величины концентраций отдельных групп лантаноидов в минералах многократно рассматривалось в литературе (Семенов, 1963; Минеев, 1969; Балашов, 1976; Иванова и др., 1981, 1994 и др.; Куприянова и др., 1996; и др.). Однако, взаимное влияние различных факторов на распределение РЗЭ в минералах вольфрамово-оловорудных месторождений Дальнего Востока рассмотрено лишь в единичных работах (Гавриленко и¡др., 1986; Барсуков и др., 1987; Лучицкая и др., 1988).

На примере особенностей распределения РЗЭ в минералах рудоносных образований Верхнеурмийского рудного узла прослеживается влияние ряда основных факторов на фракционирование РЗЭ в ходе процесса рудообразования. Так, на Правоурмийском месторождении в составе минеральных ассоциаций, фиксирующих начальный этап отложения основной рудной массы, основными минералами-концентраторами РЗЭ являются флюорит (I (Ьа...1и) -195,0 г/т, иттрий - 425,5 г/т), вольфрамит (иттрий - 14 г/т) и топаз (Е (1.а.,.1_и) - 2,3 г/т). Сопоставление кривых хондрит-нормированного распределения РЗЭ для сосуществующих в пределах одних минеральных ассоциаций топаза и флюорита, формирование которых, по минералогическим наблюдениям, происходило последовательно в пределах одной стадии, показывает, что при общем накоплении РЗЭ как в топазе, так и во флюорите из наиболее ранних прожилков одноактного приоткрывания, топаз содержит на несколько порядков меньше примесей РЗЭ в своей структуре, чем флюорит, при этом наблюдается относительное обогащение топаза группой легких лантаноидов, а ассоциирующего с ним флюорита - тяжелых. И если уровень суммарных содержаний РЗЭ определяется малой изоморфной емкостью топаза в отношении этих элементов, то наблюдаемое преобладание различных групп лантаноидов в сосуществующих минералах, трудно объяснимое с

позиций кристаллохимии, должно быть связано с локальными изменениями физико-химических условий при образовании топаза и флюорита. Указанные особенности распределения РЗЭ сохраняются для данной пары минералов в ходе развития процесса рудообразования. При переходе к мощным жилам и объемным метасоматитам с более длительным периодом формирования, происходит снижение суммарного содержания РЗЭ при сохранении преобладания группы легких РЗЭ в топазах и тяжелых - во флюоритах. Схожие тенденции в наблюдаемом при этом изменении европиевой аномалии как в топазе, так и во флюорите, свидетельствуют об уменьшении доли двухвалентного европия в минералообразующей системе, что может быть следствием повышения окислительного потенциала в ходе развития этой стадии минералообразования.

Специфика особенностей физико-химических условий минералообразования может выражаться и в различном соотношении количества минералов внутри сходных минеральных ассоциаций на различных участках. Так, в рудопроявлениях приконтактовой части Верхнёурмийского массива относительное содержание флюорита в составе рудных минеральных ассоциаций значительно меньше, чем в пределах Правоурмийского месторождения. При этом, редкоземельные элементы лишаются своего основного концентратора и происходит обогащение ими других минералов, в данном случае - вольфрамитов этих рудопроявлений. В ходе проведенных автором микрозондовых исследований вольфрамитов рудопроявлений приконтактовой части Верхнеурмийского рудного узла, характеризующихся максимальными уровнями содержания иттрия (до 1400 г/т, при среднем - 257 г/т), ниобия (до 11000 г/т, при среднем - 3566 г/т) и скандия (до 2900 г/т, при среднем - 685 г/т), удалось выявить некоторые новые формы вхождения редких и редкоземельных элементов в вольфрамиты. Установлено, что резко повышенные концентрации иттрия и лантаноидов связаны с присутствием в вольфрамите микровключений самостоятельного минерала редких земель - фергусонита. Размеры включений в среднем составляют 10-15 мкм, лишь в отдельных случаях достигая 80 мкм. Фергусонит является относительно редким минералом, и включения его в вольфрамитах подобного генезиса в литературе ранее не описывались. Он образует мелкие ромбовидные в сечении кристаллы или обособления неправильной формы, вокруг которых в вольфрамите фиксируются микропоры. Определенных закономерностей в распределении фергусонита по объему кристаллов вольфрамита не устанавливается. Зерна фергусонита почти всегда неоднородны по химическому составу. Часто в них наблюдается очень тонкая

зональность, связанная, судя по результатам сканирования, с неравномерным распределением примесных элементов. В качестве примера приведем кристаллохимические формулы, полученные по результатам микрозондовых анализов различных участков одного зерна фергусонита:

(Yo.68Dyo.o7Vbo.o6Eгo.o4Gdo.oзHoo.oзSmo.o1Ndo.o1Tbo.o1Cao.o1)o.э5(Nbo.99T¡o.o4)1.oз04 (Yo.7oDyo.o8Ybo.o4Ero.o4Gdo.o4Hoo.oзTbo.o1Srпo.o1Ndo.o1Cao.o1)o.97(Nbo.99Tio.o2)1.0104 (Yo.в8Dyo.o8Eгoo5Feo.o5Ybo.o4Gdo.o4Hoo.oзCao.o2Tbo.o1Smo.o1Ndo.o1)1.o2(Nbo.88

Т1о.02)1.0С>04

Детальные исследования вольфрамита вблизи от контактов с зернами фергусонита показали, что содержания иттрия и лантаноидов непосредственно в вольфрамите во всех случаях ниже чувствительности анализа. Содержание ниобия изменяется в широких пределах, однако никаких определенных тенденций в поведении этого элемента вблизи границ с зернами фергусонита установить не удалось.

Распределение скандия отличается от поведения редкоземельных элементов из группы иттрия и лантаноидов. В фергусоните скандий не установлен, однако удалось выявить мелкие участки вольфрамита, резко обогащенные этим элементом. Такие участки имеют неправильные очертания и размеры не более первых десятков микрон. В ряде случаев проявляется их внутренняя зональность. Количественный анализ разных зон этих участков показал, что зональность выражается в значительных вариациях содержаний как главных, так и примесных элементов вдоль зон роста Содержание ЭсгОз в наиболее обогащенных этим компонентом участках достигает 2,69 мас.%, в то время как в матрице вольфрамита - 0,09 мас.%. Обращают на себя внимание сильно повышенные содержания ниобия, коррелирующие с концентрацией скандия. Так, в наиболее обогащенной скандием зоне количество (МЬгОв составляет 10,59 мас.%, а в окружающем вольфрамите - 0,89 мас.%.

Состав минерала на участке, наиболее интенсивно обогащенном ниобием и скандием, удовлетворительно пересчитывается на формулу вольфрамита с ниобием в позиции вольфрама и скандием в позиции железа, в то время как окружающий вольфрамит имеет состав ферберита:

Анализ 1 - (Рео.8о5со.цМпо.ов)о.99(\Л/о.79МЬо.2з)1.о204 Анализ 2 - (Рео.85Мпо.о95со.об)1.оо(\Л/о.9оНЬо.11)1.о104

Таким образом, в наиболее обогащенной ниобием и скандием зоне мы наблюдаем состав, который может быть классифицирован как ниобо-вольфрамат железа и скандия. Результаты всех количественных анализов показывают, что в данном случае реализуется следующая схема изоморфизма: Ре2*+\Д/6+ -> 5с3++ЫЬ6+. Учитывая очень высокие концентрации ниобия и скандия в структуре вольфрамита, можно предполагать и вероятность их упорядоченного распределения, однако в настоящее время исследовать структурные характеристики таких участков в вольфрамите не удалось.

Несмотря на геохимическую близость между скандием и редкоземельными элементами, кристаллохимическое сходство скандия с железом и отсутствие такового у иттрия и лантаноидов привело к тому, что в дайном случае наблюдаются различные формы вхождения скандия и элементов из группы иттрия и лантана в вольфрамит. Известно, что в сложных оксидах и оксосолях широко распространен гетеровалентный изоморфизм. Оценка возможности различных схем изоморфизма, исходя из расчета разности силовых характеристик и радиусов ионов, по Н.В.Белову и др. (1982), показывает отсутствие кристаллохимических ограничений на изоморфизм типа Ре2++\Л/6+ -> Зс3++ЫЬ5+ и малую вероятность вхождения иттрия и лантаноидов на место железа и марганца. Если скандий входит в октаэдрическую позицию на место железа в вольфрамит, то иттрий и лантаноиды предпочитают восьмерную координацию в структуре фергусонита, которая подобна шеелиту.

3. Характер изменчивости распределения редкоземельных элементов в минералах-носителях служит индикатором при выявлении последовательности минералообразования и стадийности в пределах отдельных месторождений, а также закономерностей размещения одностадийных минеральных парагенезисов в геологическом пространстве рудных узлов.

Формирование оруденения на большинстве вольфрамово-оловорудных месторождений носит многостадийный характер. Смена стадий обычно происходит на фоне общего снижения температуры и вызываемого этим изменения целого ряда физико-химических характеристик минералообразующей среды - кислотности-щелочности растворов, окислительного потенциала и многих других, оказывающих, в свою очередь, влияние на особенности состава примесей РЗЭ в образующихся на определенной стадии минералов (Лучицкая и др.,

1986; Барсуков и др., 1987; Иванова, Колесов, 1992; Панова, 1995, и др.). Так, особенностью распределения РЗЭ в разностадийных флюоритах Хинганского месторождения является последовательное накопление группы тяжелых лантаноидов от дорудных к рудным и пострудным ассоциациям, а характер изменения содержания европия свидетельствует об образовании рудной касситерит-кварц-флюоритовой ассоциации из растворов, характеризовавшихся наиболее восстановительными условиями. Для шеелитов из разных стадий минералообразоаания касситерит-силикатных месторождений Комсомольского района (Гавриленко и др., 1985), характерна эволюция РЗЭ во времени, заключающаяся в уменьшении доли легких лантаноидов в ходе рудного процесса и практически полное отсутствие РЗЭ в наиболее поздних, переотложенных разностях. На Забытом месторождении содержание иттрия в вольфрамитах уменьшается от ранних генераций к поздним (Виноградова, 1986).

При исследовании флюоритов Лравоурмийского месторождения нами выявлена определенная тенденция изменения характера распределения РЗЭ во времени, проявляющаяся в последовательном увеличении от ранних ассоциаций к рудным и пострудным доли легких лантаноидов при общем снижении суммарного содержания РЗЭ, а также в смене, в ходе развития процесса рудообразования, отрицательной европиевой аномалии на положительную (рис. 2), что отражает своеобразную эволюцию кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных условий, свидетельствующую о нарастании степени щелочности минералообразующих растворов в процессе формирования оруденения на фоне понижения окислительного потенциала. Это нашло свое отражение в проявлении определенной вертикальной зональности, фиксируемой повышенными содержаниями РЗЭ во флюоритах и топазах из ранних рудных минеральных ассоциаций на периферии рудной зоны и пониженными - в осевой его части, связанной с развитием мощной субгоризонтальной системы трещин в центральном блоке Правоурмийского месторождения, приведшем к образованию мощных жил и тел объемных метасоматитов, формирование которых носило более длительный, чем на периферии рудной зоны, характер. В связи с этим, анализ распределения РЗЭ во флюоритах из различных участков месторождения может показать не только его принадлежность к минеральной ассоциации определенной стадии процесса минералообразования, но и служить для выявления закономерностей размещения одностадийных парагенезисов в пределах месторождения.

Рис. 2. Эволюция состава РЗЭ во флюоритах Правоурмийского месторождения в ходе развития процесса рудообразования 1- ранние рудные прожилки одноактного приоткрывания; 2 - объемные тела рудоносных метасоматитов; 3 - пострудные образования.

Особенности распределения редкоземельных элементов-примесей в минералах могут отражать и скрытую латеральную зональность оруденения в пределах отдельных рудных узлов. В частности, на примере Верхнеурмийского рудного узла установлено уже отмеченное выше резкое обогащение иттрием (а также скандием и ниобием) вольфрамитов из рудопроявлений, расположенных в приконтактовой зоне Верхнеурмийского гранитного массива (непосредственно в гранитах и вулканитах экзоконтакта), для которых характерно развитие только начальных стадий процесса рудообразования, по сравнению с вольфрамитами находящегося на удалении от гранитов Правоурмийского месторождения, имеющего длительную и сложную историю формирования.

Проведенные, совместно с сотрудниками ИГГД РАН, исследования изотопных характеристик редкоземельных элементов в породах и основных минералах-носителях РЗЭ - флюорите и вольфрамите, свидетельствуют о совпадении времени становления гранитов

Верхнеурмийского массива, биотитиэации вмещающих их вулканитов и начала формирования оруденения Правоурмийского месторождения, составляющем 98-95 млн. лет., а также о том, что формирование рудопроявлений, пространственно связанных с Верхнеурмийским гранитным массивом оторвано по времени от процессов кристаллизации гранитов на 20 млн. лет. Образование рудной минерализации в Верхнеурмийском рудном поле происходило импульсами в течении длительного времени (около 45 млн.л ). При этом зафиксировано постепенное смещение во времени мест образования высокотемпературной редкометальной минерализации от периферии к центру массива с параллельной сменой ее более низкотемпературным сульфидным оруденением. Гранитоиды и рудообразующие флюиды, видимо, возникали в результате деятельности единого длительно существовавшего источника глубинного происхождения. Вероятно, выплавление гранитов в коре и дальнейшее функционирование гидротермальной системы происходило под воздействием флюидопотока мантийного происхождения; на наиболее поздних этапах формирования оруденения роль глубинных растворов уменьшается и усиливается влияние источников корового происхождения.

Таким образом, изменчивость характера распределения РЗЭ в минералах рудоносных образований может служить индикатором для выявления разновременных минеральных ассоциаций и стадий минералообразования в пределах отдельных месторождений, а также одностадийных минеральных парагенезисов в пределах рудных узлов.

Заключение

Влияние целого ряда геохимических факторов - связь оруденения с определенным типом магматических образований, кристаллохимические особенности минерала-носителя, влияние состава минералообраэующих растворов, окислительный потенциал и др., сказывается на общем уровне содержаний и характере распределения редкоземельных элементов в минералах-носителях, различающихся как при сравнении вольфрамо-оловорудных месторождений различного формационного типа, так и разных участков в пределах отдельных рудных полей и месторождений. Одним из самых мощных факторов, влияющих на наблюдаемую картину распределения и концентраций РЗЭ в месторождениях разных формаций, является связь исследуемой минерализации с определенными типами гранитоидов, что максимально проявлено для наиболее ранних минеральных ассоциаций.

Режим кислотности-щелочности и окислительно-восстановительный потенциал среды минералообразования, наряду с кристалло-химическими особенностями минералов, являются ведущими факторами, определяющими фракционирование РЗЭ. При этом, особенности геологического развития отдельных месторождений сказываются на характере изменения физико-химических условий и, в соответствии с этим, на распределении редкоземельных элементов в минералах. Наличие или отсутствие значительного количества изоморфноемких, в отношении редкоземельных элементов, минералов-носителей существенно влияет на уровни содержаний РЗЭ в сосуществующих минералах. Так, при незначительном развитии флюорита в рудных парагенезисах, происходит обогащение редкоземельными элементами сопутствующего вольфрамита, при этом, наблюдаемые концентрации редкоземельных элементов могут быть настолько высоки, что изоморфной емкости вольфрамита оказывается недостаточно, и возможно формирование собственной редкоземельной минерализации, как это установлено нами на примере Верхнеурмийского рудного узла.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Находка гранитов литий-фтористого геохимического типа в пределах Верхнеурмийского рудного узла. // Известия ВУЗов. Геология и разведка. 1993. N6. С. 150-152. (соавторы - А.И.Брусницын, Е.Г.Панова);

2. Минералогия и геохимия слюд Верхнеурмийского рудного поля. // тезисы докладов (V Объединенного международного симпозиума по проблемам прикладной геохимии, Иркутск. 1994, т. 1. С. 113-114. (соавторы - Е.Г.Панова, А. И. Брусницын);

3. Редкоземельные элементы, скандий и ниобий в вольфрамитах Баджальского рудного района (Дальний Восток) // Записки ВМО. 1995. МЗ:"С."48-56. (соавторы - В.В.Гавриленко, И.М.Гайдамако);,

4. Редкие элементы в вольфрамитах Верхнеурмийского рудного узла. //Тезисы докл. I Всероссийского молодежного научного форума, С-Петербург, 1995, т. 6, С.77-78.

5. Тилохимизм минералов олово-вольфрамовых рудопроявлений Верхнеурмийского рудного узла. // Полезные ископаемые России.и их освоение. Тезисы докл:г'Научной конференции СПбГГИ, С-Петербург, 1996, С. 22. -х-

6. Исследование микронеоднородностей, возникающих в минералах на разных стадиях их онтогенеза. // Уральская минералогическая школа-

96. Материалы Всероссийской научной конференции, Екатеринбург, 1996, С. 104-105. (соавторы - В.В.Гавриленко, И.М.Гайдамако);

7. Генезис Правоурмийского оловорудного месторождения по данным Эт-Ыс! и (ЧЬ-Эг изотопных систем. II Крупные и уникальные месторождения редких и благородных металлов. Тезисы докл. 1-го Международного симпозиума, С-Петербург, 1996, С.59-61. (соавторы -Р.Ш.Крымский, В.В.Гавриленко, Б.В.Беляцкий, Л.К.Левский).

РИИ СПГГИ. 20.11.96. 3.496. т. 100 экз. 199026 Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2