ГЕОХИМИЯ, 2007, № 7, с. 733-752
ЭНДОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОТОИТА В КАЛЬЦИФИРАХ МАГНЕЗИАЛЬНО-СКАРНОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БОРА
© 2007 г. С. М. Александров
Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 Москва ГСП-1, ул. Косыгина, 19 Поступила в редакцию 22.11.2005 г.
Рассмотрены последовательные эндогенные изменения котоита и сопутствующих ему минералов в мраморах и кальцифирах на гипабиссальных магнезиально-скарновых месторождениях бора. Показано, что они определяются анионным составом гидротермальных растворов и магнезиальностью карбонатных пород. На ранней постмагматической стадии формирования борного оруденения они являются железо- и фторсодержащими. Это фиксируется в развитии боратов: котоита и суанита в ассоциации с кли-ногумитом, флогопитом и алюминий- и титансодержащими магнезиально-железистыми боратами: маг-незио-гулситом и магнезиолюдвигитом. Увеличение фтористости гидротерм стимулирует образование гумитов (от клиногумита до хондродита и норбергита), которые в присутствии котоита замещаются гид-роксофторсиликатоборатом (перцевитом). Установлено, что последний в кальцифирах горы Брукс на Аляске и других месторождений становится породообразующим минералом котоит-гумитовых кальци-фиров, замещая эту ассоциацию и сопровождаясь флюоборитом, ночеритом и флюоритом. Последующее изменение состава растворов на хлорсодержащие вызывает замещение котоитовых мраморов и кальцифиров и сопредельных с ними периклазовых мраморов сахаитовыми породами с новообразованием в них карлита. Нейтрализация гидротерм на фоне уменьшения их температуры определяет развитие боркарита по котоитовым породам. Эндогенные изменения котоита завершаются его ссайбелиити-зацией и/или бруситизацией и сопредельным развитием уайтменита в мраморах с последующей карбо-натизацией боратов. Исследование проведено по материалам автора из месторождений бора России, Кореи, Румынии, Англии, Франции и США.
Боратное оруденение, представленное котои-товыми мраморами и кальцифирами, установлено на многих гипабиссальных месторождениях бора магнезиально-скарновой формации России, Азии, Европы и США [1—11]. Кроме котоита Mgз[BOз]2 -типоморфного минерала карбонатного обрамления бороносных магнезиальных скарнов, развитых по доломитам, ограниченно распространены его аналоги: джимбоит Мп3[В03]2 в кальцифирах по родохрозиту [12-14] и такедаит Са3[В03]2 в кальцито-вых мраморах [15] внешнего ореола интрузий, с которыми генетически связано формирование магнезиальных, марганцевых и известковых скарнов.
Основу настоящей работы составляет изучение минерального состава более 25 месторождений бо-ратных руд, включая котоитовые и сахаитовые их виды, хр. Черского, Восточной Чукотки в России, Баната в Румынии, Франции, Шотландии, Аляски и Запада США и других регионов. Это позволяет рассмотреть не только геохимические особенности их формирования, но и более полно отразить пострудные изменения минерального состава ортоборатов магния и сопоставить полученные результаты с литературными сведениями о них.
1 (Александров С.М. Тел.: 939-70-90 - служебный, 935-4069 - дом.)
Месторождения и проявления котоита локализованы в экзоконтактовых ореолах интрузий гранитов, гранодиоритов и диоритов, внедренных в доломиты, которые и замещаются магнезиальными скарнами. Последние генетически отвечают пери-клазовой и монтичеллитовой Р-Т фациям прогрессивного этапа метасоматизма и характеризуются наличием отчетливой зональности: интрузивная порода // диопсидовый (±шпинель) или фассаито-вый скарн - (шпинель- или перовскит-монтичелли-товый кальцифир)-шпинель-форстеритовый каль-цифир - периклазовый мрамор-доломитовый мрамор. Для пород этих зон, слагающих внешний ореол метасоматитов, характерна преемственность отношения Mg/Ca исходных доломитов, равно как и присутствие абиссофобных периклаза и, реже, монти-челлита.
Магнезиально-скарновые залежи в непосредственных контактах с интрузиями нередко конформны с ними [7, 8]. При этом тектонические нарушения в карбонатной кровле интрузий стимулируют образование восстающих скарновых тел, наблюдаемых на месторождениях Хол Кол в Северной Корее [2] и Баица Бихор в Румынии [2, 16], а также и жильно-штокверковых их тел, например, на месторождении Гиждарва, Таджикистан [17].
Рис. 1. Монокототоитовая порода с прожилками ссай-белиита. Месторождение Снежное, хр. Тас-Хаяхтах, Якутия. Обр. В-0531.
Магнезиальные скарны, образованные на прогрессивном этапе изменения доломитов, не содержат рудной минерализации и эндогенных боратов. Последние формируются на постмагматическом этапе замещения пород, слагающих внешние зоны контактового ореола. Все известные проявления котоита локализованы в мраморах и кальцифирах.
РАННЕЕ БОРАТНОЕ ОРУДЕНЕНИЕ
Оно представлено боратами магния - суанитом и котоитом [16, 18], последовательно замещающими магнезиальные карбонаты в шпинель-форстерито-вых кальцифирах и периклазовых мраморах, а в восстающих телах, где в зональности последние отсутствуют [8], и непосредственно доломиты. В отличие от суанита, фиксируемого в боратных рудах магнезиально-скарновых месторождений всех фаций глубинности, котоит является абиссофобным минералом [5, 7, 8, 19].
Котоит - ромбический ортоборат магния, в структуре которого изолированные треугольники {В03]3- сопряжены с октаэдрами Mg-O. Он принадлежит к пространственной группе Рптп3-. Параметры его элементарной ячейки, содержащей две молекулы Mg3[BO3]2, составляют: а0 = = 5.385, Ь0 = 8.400 и с0 = 4.487 А [3]. Минерал имеет плотность (р) около 3 г/см3 при Ng = 1.674, Ит = = 1.653, Ир = 1.652, Ng - Ир = 0.022 и 2V = +20°. Кристаллы котоита обладают совершенной спайностью по [110], прямым угасанием и наличием полисинтетических двойников, как и у клиногумита.
Его кристаллическая структура сопоставима с таковой у форстерита и гумитов.
В исходно доломитовых мраморах котоит слагает разную по интенсивности вкрапленность в массе кальцита и образуется по реакции:
СаМя[ С03 ] 2 + (0.5К2В407) = 0.33Мя3[ В03 ]2 + доломит флюид котоит
+ 0.67СаС03 + (0.5К2С03) + 0.83С02 Т. кальцит раствор газ
Сростки его пространственно ориентированных кристаллов имеют вид объемных дендритов, что воспроизведено при гидротермальном синтезе минерала [5, 19]. Это объясняет почти постоянно наблюдаемое одновременное угасание групп зерен котоита в прозрачных шлифах. Относительно редко котоит слагает мономинеральные породы (рис. 1), как, например, на Снежном месторождении в Якутии и на месторождениях хр. Джугджур Аянского района Хабаровского края [16]. Эксперимент показал, что котоит образуется при низких давлениях СО2 (до 110 бар) при температурах 400-500°С [5, 7, 8, 19]. При более высоких температурах ограниченно проявлено его замещение суанитом Mg2B2O5, наблюдаемое в котоитовых мраморах Баната, Румыния, гор Блинд в Неваде и Гризли Галч, Литтл Коттонвуд Каньон, Юта, США [7, 8, 16].
Котоит в мраморах и кальцифирах ассоциирует с ранними практически безжелезистыми минералами: шпинелью, периклазом, форстеритом, кли-ногумитом, избыточным кальцитом и реликтовым доломитом. Ему сопутствует сингенетичный маг-незиолюдвигит с высоким содержанием минала Mg2Al[BO3]O2, реакционно образующийся вследствие неравновесности ассоциации котоита с ранней маложелезистой шпинелью:
Мяз[В0з]2 + (М& Ре2+)(А1, Ре3+)204 = котоит шпинель
= 2(М& Ре2+)2(А1, Ре3+)[В03]02. алюмомагнезиолюдвигит
Данные Т. Ватанабе [2] о химическом составе котоитсодержащих пород месторождения Хол Кол, Корея, свидетельствуют о наличии в них силикатов (форстерита). Содержания SiO2 в них изменяется от 2-3%, иногда достигая 7 и 14 мас. % при отсутствии фтора.
Составы котоитов соответствуют его формуле при ограниченном изоморфном вхождении в минералы двухвалентных железа и марганца (табл. 1 и 2). Приведенные в них данные показывают, что в карбонатном обрамлении магнезиальных скарнов котоиты содержат менее 1-2.5 мас. % FeO и только в некоторых из них превышают 4.6% (/= 4.3 ат. %), например, в людвигитсодержащих мра-
Таблица 1. Составы котоита в мраморах, мас. %
№ Месторождение БЮ2 В2О3 MgO FeO МпО СаО Д1203 F С1 X
1* Хол Кол, Корея 0.00 36.30 62.70 0.67 0.04 0.00 0.03 - - 99.74
2* то же 0.00 36.86 61.31 1.75 0.36 0.02 0.01 - - 100.41
3* » 0.00 36.17 61.61 1.73 0.41 0.07 0.03 - - 100.02
4* » 0.00 36.05 61.36 1.75 0.35 0.02 0.01 - - 99.54
5* » 0.00 35.86 60.99 1.89 0.39 0.14 0.05 - - 99.32
6* Брукс, Аляска 0.00 36.33 63.02 0.18 0.02 0.03 0.03 - - 99.61
7* то же 0.00 36.07 62.09 0.98 0.06 0.05 0.00 - - 99.25
8* » 0.00 36.31 62.45 1.08 0.14 0.04 0.01 - - 100.03
9* » 0.00 36.26 62.28 1.22 0.01 0.10 0.01 - - 99.88
10* » 0.00 36.42 63.18 0.18 0.02 0.17 0.03 - - 100.00
11 Линкольн, Невада 0.00 36.40 62.82 0.70 0.00 0.01 0.00 - - 99.43
12 Белкы, Якутия 0.00 36.40 61.81 0.67 0.06 0.02 0.02 - - 99.98
13* Эфкачан, то же 0.03 35.03 56.07 8.25 0.25 0.00 0.05 - - 99.68
14 Белкы, » 0.03 35.91 62.08 0.53 0.06 0.01 0.00 - - 98.62
15 Костабонн, Франция 0.03 35.34 62.03 1.44 0.49 0.29 0.06 0.04 - 99.72
16* Брукс, Аляска 0.04 35.91 62.31 0.18 0.01 0.09 0.00 - - 98.54
17 Линкольн, Невада 0.06 36.49 63.18 0.38 0.02 0.01 0.04 - - 100.18
18 Лю-Лю, Якутия 0.06 35.70 61.08 1.66 0.02 0.17 0.01 0.00 0.03 98.73
19 Белкы, то же 0.07 35.79 61.85 0.61 0.04 0.02 0.01 - - 98.39
20 то же 0.11 36.30 62.72 0.59 0.00 0.02 0.04 - - 99.78
21* Пожарское, то же 0.12 36.32 62.53 0.51 0.17 0.08 0.02 - - 99.75
22* то же 0.12 36.28 62.63 0.63 0.17 0.00 0.01 - - 99.84
23 Керел, Якутия 0.12 36.21 62.30 0.76 0.29 0.20 0.02 0.20 0.00 100.10
24 то же 0.12 36.17 62.28 0.58 0.33 0.54 0.06 0.20 0.04 100.32
25 » 0.13 35.91 61.96 0.53 0.20 0.45 0.01 0.17 0.04 99.40
26* Эфкачан, то же 0.13 35.67 60.33 2.31 0.51 0.14 0.04 - - 99.09
27 Скай, Шотландия 0.13 36.03 61.97 1.11 0.05 0.16 0.03 - - 99.48
28* Байя Роше, Румыния 0.15 35.96 61.95 0.79 0.19 0.13 0.00 - - 99.17
29 Наледное, Якутия 0.16 36.03 61.99 0.90 0.16 0.20 0.01 - - 99.45
30 Снежное, то же 0.17 36.38 62.44 1.23 0.12 0.05 0.00 - - 100.39
31 Керел, то же 0.18 35.73 60.85 1.58 0.55 0.32 0.01 0.09 0.02 99.33
32* Беица Бихор, Румыния 0.20 36.26 62.4
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.