Введение к работе
Актуальность темы определяется многообразием проявления іелочно-ультраосновного карбонатитового магматизма в регионе, такальным набором минеральных видов, сложностью и едоизученностью современными локальными методами редкометалльной инсрализации карбонатитов, значительным рудным потенциалом. Выбор бъектов (минералов Zr и Nb) не случаен. Эти элементы наряду с глекислотой, Р, Fe, Ті, щелочными и редкоземельными элементами пределяют "минерагеническое лицо" щелочно-ультраосновной арбонатитовой формации. Высокая продуктивность в отношении ромышленных концентраций редких металлов, комплексный характер руденения, сложные минеральные балансы распределения "полезных" и зредных" компонентов - все это также предопределяет необходимость роведения прецизионных исследований Zr-Nb-минерализации арбонатитов.
Цель работы - исследование эволюции редкометалльного Zr-Jb-минералообразования в карбонатитовой рудно-магматической истеме. Задачи: 1. Изучение стадийности процесса Zr-Nb-іинералообразования на основе типизации карбонатитов по тносительному возрасту и типовым минеральным ассоциациям; 2. (ыявление собственных минеральных форм нахождения Zr и Nb, ізучение их генетических взаимоотношений; 3. Установление арактера эволюции химического состава и других типоморфных войств главных редкометалльных минералов; 4. Анализ собенностей поведения Zr и Nb на ранних (позднемагматических) и [оздних (постмагматических гидротермальных) стадиях процесса лрбонатитового минералообразования. Объектами изучения были ізбраньї четыре массива - Себльявр, Ковдор, Вуориярви и ^алланлатва. Карбонатитовые породы этих массивов наиболее іазнообразньї и представлены различными фациями глубинности (от [риповерхностной до мезоабиссалыюй), что позволило в равнительном плане проследить эволюцию цирконий-ниобиевого іинералообразования во всем ее многообразий.
Фактический материал и методика исследований. Фактической сновой диссертации послужили материалы, собранные автором в ходе юлевых работ по плановой тематике Геолопіческого института КНЦ 'АН (1977 - 1990 г.) и при участии в поисково-оценочных и разведочных аботах Мурманской ГРЭ и Центрально-Кольской КГЭ на апатит-гагаетит-редкометальное сырье на массивах Себльявр, Вуориярви, ^алланлатва. Использованы также технологические пробы Ковдорского "ОКа. Стадийность процесса карбонатитообразования изучалась при іаблюдении над геологическими взаимоотношениями пород в керне
скважин и карьере. В основу анализа минеральных парагенезисої основных типов пород легли результаты изучения качесгвенноп минерального состава многих сотен образцов и количественного состав; 30 представительных минералогических проб. Наряду с традиционным! методами исследования (оптико-микроскопические, рентгенометри ческие, определение физических констант, диагностическое окрашивай» породообразующих карбонатов и др.) широко использование современные локальные методы: микрозондовый анали (микроанализатор MS-46 Сатеса), электронная микроскопи (электронный микроскоп S-430 Hitachi с знергодисперсионноі приставкой Link), ИК-спектроскопия (спектрофотометры Specord-M80 : UR-20). Изучение состава редкометалльных минералов (более 30 анализов) - отправной характеристики для данной работы - выполнен исключительно микрозондовым методом. В необходимом объем проведено микрозондовое определение состава породообразующи минералов, химическое и рентгеноспектральное определение состава про пород, руд, монофракций и концентратов.
Научная новизна. Приведено детальное, основанное ь использовании современных локальных методов, минералогическс описание 26 минералов Zr и Nb из карбонатитовых пород щелочж ультраосновных массивов Кольского региона. Одиннадцать из них карбонатитах обнаружены впервые, в том числе, три новых минеральнь вида. Установлена и детально изучена сложная история преобразован* первичных, формирующихся на ранних позднемагматических стадш карбонатитового процесса, ассоциаций минералов Zr и Nb постмагматических гидротермальных условиях, когда наряду с Са, Na и ' значительную видообразующую роль при кристаллизащ редкометалльных минералов приобретают Si, К, Mg, REE и Ва. Выявлен и изучены: новый ниобо-силикат бария - бельковит; новый минерал і группы ненадкевичита-лабунцовита, калиевый аналог ненадкевичита вуориярвит; новый водный тетраниобат магния - терновит; сері пирохлоро-, циркелито-, вуориярвитоподобных минеральных фаз, час которых является потенциально новыми минеральными видам Установлены: полигенность бариевых разновидностей пирохлор проявления цеолитоподобных свойств в тетраниобатах; проявлен структурного типоморфизма в минералах группы ненадкевичш лабунцовита - закономерное изменение объема элементарной ячейки зависимости от соотношения Nb/Ti в моноклинных минералах понижение ромбической симметрии (ненадкевичит) до моноклинні (вуориярвит) при замене Na на К в существенно ниобиевых член группы.
Практическая значимость. Совместно с Мурманской ГРЭ
выявлены и изучены новые нетрадиционные типы Zr- и Nb-
минерального сырья - кальциртитовый и луешитовый. Составлены
геологические и прогнозные карты м-ба 1:10 000 и 1:5000 массивов
Вуориярви, Себльявр. Результаты исследований рудообразующих
минеральных ассоциаций послужили минералогическим
обоснованием подсчета запасов редкометалльных руд и вошли в отчеты Мурманской ГРЭ о поисково-оценочных и разведочных работах на массивах Себльявр (гос. регистрация № 29-80-112/8), Вуориярви (г. р. № 29-86-3/14), Салланлатва (г. р. № 29-84-27/20). Минералого-технологические исследования руд и концентратов использованы для обоснования рациональной методики усреднения руд - отчет Ковдорского ГОКа по геолого-технологическому эпробованию и картированию месторождения (г. р. № 29-91-50/5).
Основные защищаемые положения:
1. Карбонатитовая серия пород, завершающая поздне- и
тостмагматический этап формирования щелочно-ультраосновных
массивов, сформировалась в 5 основных стадий. Породы этих стадий
подразделяются на ранние (камафориты и карбонатиты 1-4 стадии) и
тоздние (карбонатиты 5 стадии). Типовые ассоциации
эедкометалльных и породообразующих минералов в пределах пород
соответствующих стадий устойчиво повторяются в разных массивах.
2. Первичные концентрации Zr и Nb связаны с
«самафоритами и карбонатитами ранних стадий. Видовой состав
эедкометалльных ассоциаций этих пород от 1 к 4 стадии процесса
іакономерно меняется. Основная тенденция проявляется в
юследовательной смене циркониевой минерализации (1, 2 стадии)
сомплексной цирконий-ниобиевой (3 стадия) и существенно
шобиевой (4 стадия). В этой же последовательности повышаются
сонцентрации Nb во все более поздних генерациях "сквозных"
>едкометалльных минералов.
3. Гидротермально-метасоматическое преобразование
іервичньїх редкометалльных минералов, при формировании поздних
:арбонатитов 5 стадии приводит к перераспределению редких
металлов и образованию вторичных Zr-Nb-минеральных ассоциаций.
Эксидные формы концентрации Zr и Nb, преобладающие в породах
іанних стадий, сменяются силикатными и гидрооксидными.
Существенно увеличивается видообразующая роль Ва, К, Mg.
4. Закономерное изменение состава и свойств ранних редкометалльных минералов, а также масштабы проявления вторичных цирконий-ниобиевых минеральных ассоциаций, определяют технологические качества известных (бадделетовый, U-пирохлор-бадделеитовый, пирохлоровый) и новых нетрадиционных (кальциртитовый, луешитовый) типов комплексного Zr- и Nb-минерального сырья в камафоритах и карбонатитах изученных массивов.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на Всесоюзной научно-производственной конференции "Циркон' (Одесса, 1987); Всесоюзной конференции "Проблемы комплексного использования природных ресурсов Кольского п-ва" (Апатиты, 1989): выездной сессии ВМО, посвященной 70-летию первой экспедиции А.Е.Ферсмана в Хибины (Апатиты, 1990); на 6 научной конференцад Института геологии Коми НЦ УрО РАН "Структура, вещество история литосферы Тимано-Североуральского сегмента" (Сыктывкар 1997). Основные результаты изложены в 21 опубликованной работе.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения
пяти глав, заключения. В первых двух главах приводятся краткиї
сведения о геологическом строении массивов, их редкометалльноі
рудоносности, последовательности образования основны:
минеральных разновидностей пород карбонатитовой серии и и.
минеральном составе. Обсуждается проблема стадийности процесс
карбонатитообразования. Третья и четвертая главы посвящеш
описанию минералов Zr и Nb, их типоморфизму и анализ
изменения форм концентрации этих элементов в связи
эволюционирующими физико-химическими условиям;
