Введение к работе
Актуальность исследования. Интрузивные комплексы щелочно-ультраосновных ород и карбонатитов Кольской щелочной провинции являются уникальными объектами с ногообразной и сложной минерализацией. Металлогеническая специфика карбонатитов пределяется, наряду с повсеместной кристаллизацией минералов Fe и Р, образованием едкометальных минералов. Изучение минеральных ассоциаций карбонатитов ранее ітрагивало лишь породообразующие и основные рудные минералы этих пород. Минералы гдких металлов - Zr и Nb, совместно с минералами Ті определяющие металлогеническую юцифику карбонатитов и парагенетически связанные с ассоциациями Ва, Sr, REE минералов, зучены в меньшей степени. Вместе с тем, в последние годы в карбонатитах было обнаружено эльшое число ранее не известных здесь минералов редких элементов, в том числе и новые инеральные виды. Установление генетической позиции всех этих минералов и выявление ікономерностей их образования в общей системе генезиса карбонатитов является важной дачей минералогических исследований. Наиболее информативными в генетическом плане шяются поздние карбонатиты в зонах их контакта с ультраосновными, щелочными породами фенитами. Карбонатиты реакционных контактовых зон, по сравнению с другими типами эрод щелочно-ультраосновных массивов, характеризуются наибольшим разнообразием инеральных видов, в том числе содержащих редкие элементы. Минеральные ассоциации іких карбонатитов к настоящему времени изучены недостаточно. Ранее'в подобных гтасоматически-гидротермальных 'зонах исследовались только отдельные минералы, іобщающие работы, посвященные минералогии контактовых образований отсутствуют, втором изучена минерализация карбонатитов контактовых зон с пирокеенитами, ийолитами фенитами в одном из крупнейших комплексов Кольской щелочной провинции -гбльяврском щелочно-ультраосновном массиве.
Цель и задачи исследования. Целью работы являлось выявление закономерностей юлюции минералообразования в карбонатитах реакционных зон контакта их с ьтраосновнымй, щелочными породами и фенитами.
Для достижения поставленной цели в ходе работы необходимо было решить следующие дачи:
изучить минералы и их ассоциации в различных типах карбонатитов в зонах контакта шроксенитами, ийолитами и фенитами;
выявить и исследовать минералы титана, циркония и ниобия, которые определяют італлогеническую специфику пород карбонатитовой серии в большинстве щелочно-ьтраосновных массивов;
провести анализ условий формирования минералов и выявить направленности олюции минеральных ассоциаций в карбонатитах реакционных зон, в зависимости от тактирующей породы.
Научная новизна работы. 1) В результате детального минералогического исследования рбонатитов контактовых зон Себльяврского массива проведено детальное изучение 40 шералов. Впервые для карбонатитов этого массива установлено28 минералов,7 из которых нее не были известны в карбонатитах Кольского полуострова, а 3 являются потенциально выми минеральными видами. Кроме того, обнаружены 5 минералов, ранее ис отмечавшихся арбонатитовых массивах мира.
2) Впервые выявлены основные направления эволюции минералообразования
карбонатитах Себльяврского массива, которые проходят в реакционных зонах контакт
поздних карбонатитов с ультраосновными, щелочными породами и фенитами.
Ведущим является бариевый тренд эволюции. Он включает, с одной стороны, бариевы оксиды и силикаты редких элементов и титана, с другой - такие необычные для карбонатитс минералы, как кимрит и эдингтонит. Среди редкометальных минералов бариевого тревд впервые установлены и детально описаны "бариоцирконолит", бариопирохло[ "генримейерит", бельковит, "бариохошелагаит" и др. Этот тренд подтверждается и широки развитием в карбонатитах контактовых зон Ba-Sr-REE минералов, в числе которых, помим анкшшта-(Се), впервые установлены монацит-{Се), баритокальцит, альстонит и олекмински
Натриевый эволюционный тренд является второстепенным, он проявлен локально карбонатитах в зонах контакта их с фенитами. Натриевая минерализация представлена таким нетипичными для карбонатитов минералами как лоренценит и эльпидит, ассоциирующим с анальцимом и натролитом.
-
В ходе выполнения работы детально изучены взаимоотношения редкометальны минералов в карбонатитах ранних и поздних стадий формирования, в том числе карбонатитах в зонах их контакта с ультраосновными, щелочными породами и фенитамі Подробно рассмотрены: образование псевдоморфоз циркона по кальциртиту, замещсни цирконом бадделеита, фазовая и внутрифазовая неоднородность цирконолита и пирохлор;
-
Основным минералом-концентратором REE в поздних карбонатитах Себльяврског массива является анкилит-(Се), редкоземельная минерализация здесь имеет цериевуї специфику, что подтверждается и широким распространением впервые установленного этих породах монацита-(Се).
-
Выявлено, что редкоземельные минералы находятся в устойчивом парагенезисе минералами Са, Ва и Sr, что отражается в повсеместном распространении в поздни карбонатитах стронцианита, баритокальците и альстонита. Последние два минерал обнаружены и детально охарактеризованы впервые.
Практическая значимость. Существенно расширены представления о минералоги карбонатитов Себльяврского массива и других карбонатитовых массивов Кольског полуострова, в том числе о Ti-Zr-Nb минерализации. Выявлен широкий спектр новых дл карбонатитов этого массива минералов, определяющих редкометальную специфику эти пород, описан ряд потенциально новых минеральных видов. Получены новые и существенн уточнены некоторые из основных характеристик (вариации химического составі морфологические особенности) уже известных минералов, в том числе представляюши промышленный интерес в качестве сырья на редкие металлы. Поздняя редкометальнг минерализация в Себльяврском карбонатитовом массиве пространственно сопряжена ранними карбонатитами, обогащенными редкометальными минералами, а наибольшс разнообразие минеральных ассоциаций характерно для поздних карбонатитов в зонах и контакта с ультраосновными и щелочными породами. Благодаря этому, один из наибол* важных практических аспектов работы заключается в выявлении таких минерализованны контактовых зон, которые могут служить поисковым признаком, позволяющи прогнозировать нахождение поблизости главных, наиболее богатых полезным компонентами рудных тел и участков.
Защищаемые положения
-
В карбонатитах Себльяврсюэго массива в зонах контакта их с ультраосновными, (елочными породами и фенитами происходит увеличение числа минеральных видов. ; результате метасоматически-гидротермального изменения контактирующих пород ервичные минералы преобразуются, их химический состав последовательно изменяется с оявлением фазовой и внутрифазовой неоднородности. Формируются необычные инеральные ассоциации, включающие, с одной стороны, вторичные минералы, заместившие ервичные, с другой - минералы, образованные за счет поступления вещества из здротермальных растворов. В результате возникают минеральные ассоциации, гхарактерные для пород щелочно-ультраосновных комплексов.
-
Редкометальную специфику карбонатитов Себльяврского массива определяют инералы Ті, Zr и Nb. Для ранних карбонатитов характерны наибольшие концентрации :дкометалышх минералов при небольшом их видовом разнообразии. В поздних ірбонатитах контактовых зон происходит резкое увеличение числа минералов редких іементов. Эволюция минер&чьных ассоциаций проявляется в смене первичных оксидов , Zr и Nb вторичными оксидами, как правило, более сложного состава, и силикатами, іторьіе ассоциируют с поздними карбонатами, фосфатами и сульфатами Ва, Sr и REE.
-
В карбонатитах контактовых зон Ti-Zr-Nb минерализация развивается по двум юлюционным трендам: бариевому - ведущему, и натриевому - второстепенному, «явленному локально. Бариевый тренд характерен для карбонатитов в зонах контакта с іроксенитами и ийолитами. Он проявляется в увеличении содержания бария в минералах, шеталлизации обогащенных этим компонентом вторичных минералов, вплоть до іразования собственно бариевых фаз. Натриевый тренд проявляется в карбонатитах в зонах : контакта с фенитами. Он выражается в формировании натриевых циркониевых и тановых силикатов в ассоциации с натриевыми цеолитами.
Фактический материал и методика исследований. Основой для диссертации іслужил материал, собранный автором в ходе экспедиционных работ на карбонатитовых іссивах Кольского полуострова с 1995 по 1999 гг. Основной отобранный материал іедставляет собой образцы керна скважин, пробуренных при проведении поисково-еночных и разведочных работ Мурманской ГРЭ и Центрально-Кольской КГЭ на апатито-дкометальное сырье в массиве Себльявр. Общее число опробованных скважин из разных астков Себльяврского массива - 96. Образцы керна скважин были отобраны с разных тервалов на глубине от первых десятков метров до 900 м. Часть образцов представляет бой материал из эталонной коллекции Мурманской ГРЭ. Для сравнительной эактеристики был использован материал из щелочно-ультраосновных массивов Вуориярви, вдор и Салланлатва, а также Хибинского и Ловозерского щелочных массивов, из коллекций В. Волошина, В.В. Субботина, Ю.П. Меньшикова, Ю.М. Кирнарского и А.Н. Кулакова, ходе исследования минеральных ассоциаций различных типов пород карбонатитовых иплексов минералогическими методами было изучено около 700 образцов и 10 нералогических проб. Микроскопическое изучение взаимоотношений минералов и гледование химического состава проведено на материале более чем 300 специально иготовленных полированных препаратов из пород Себльяврского массива. Состав и )йства минералов из различных ассоциаций изучались как традиционными методами
(оптико-микроскопические, определение физических констант, термический анализ и др.' так и при помощи современных локальных методов. Аналитические работы выполнены лабораториях Геологического института КНЦ РАН. При изучении микроморфологи і минералов использовался электронный растровый микроскоп S-430 Hitachi энергодисперсионным анализатором фирмы LINK для рентгеноспектрального анали і вещества. Последний использовался для качественного определения состава минералоЕ Диагностика минералов проводилась, в основном, при помощи методов рентгенофазовог анализа (более 700 определений). Для диагностики минералов, исследования особенностеї их состава и структуры использовалась также ИК-спектроскопия (спектрофотометры UR 20, Specord-75 IR, Specord-M80). Химический состав минералов (около 500 анализов изучался исключительно методом локального рентгеноспектрального анализа и электроннозондовом рентгеновском микроанализаторе MS-46 САМЕСА с волновьімі спектрометрами. Ускоряющее напряжение 20 кВ (для некоторых элементов, например, прі анализе по К-серии излучению Y, Sr, Zr - 30 кВ), ток зонда 15-40 н А. Используемые эталон! сравнения: лоренценит (для Na, Ті), пироп (Mg, А1), диопсид (Mg, Si, Ca), апатит (Ca, P] синтетический пирротин (Fe, S), вадеит (К), синтетический MnC03 (Mn), гематит (Fe] целестин (Sr), барит (Ba), синтетический ZrSi04 (Zr), торит (Th), синтетические соединени для Y и REE, металлические Hf, Та, Nb, U.
По результатам исследований минералогических образцов и проб, при участии автор пополнялась информационная база данных по минералам карбонатитов ( формат ACCESS' Она вклю'чает данные по диагностике и описанию минералов, в ней указано, какими методам! проводились исследования, отражены: химический состав или результаты определениі отдельных элементов, кристаллохимические характеристики, данные о физических свойства> краткое описание породы, в которой находится минерал, его морфология, характс взаимоотношений минеральных фаз, сведения об ассоциирующих минералах, указаі источник полученной информации.
Апробация работы. Материалы диссертации в виде докладов обсуждались на Первої Международном научном симпозиуме «Молодежь и наука - третье тысячелетие», (Томе* 1997); на конференции, посвященной памяти и 80-летию со дня рождения А.В. Сидоренко і памяти И.В. Белькова (Апатиты, 1997); на 6-й научной конференции «Структура, веществе история литосферы Тимано-Североуральского сегмента» (Сыктывкар, 1997); на 10ч Европейской конференции «European Union of Geosciences» (Страсбург, 1999); на IX съезд Минералогического общества РАН «Минералогическое общество и минералогическая наук на пороге XXI века» (Санкт-Петербург, 1999); на X конференции, посвященной памят К.О.Кратца «Геология и полезные ископаемые Северо-запада и центра России» (Апатить 1999); на Всероссийском научном совещании «Карбонатиты Кольской щелочной провинци -100 лет исследований» (Санкт-Петербург, 1999); на ХГХ семинаре «Геохимия магматически пород» (Москва, 2000); на Международном Симпозиуме "Минералогические Музеи в XX веке" (Санкт-Петербург, 2000); на 31 Междунородном Геологическом Конгрессе (Бразилш 2000). По теме проведенных исследований опубликовано 14 работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из 3 глав, введения и заключение Работа имеет общий объем 359 страниц, в том числе 113 рисунков, 37 таблиц. Списо литературы включает - 234 наименования.
