УДК 552.18:553.21:553.3
ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ СУЛЬФАТЫ ИЗОМОРФНОГО РЯДА БАРИТ-ЦЕЛЕСТИН: СОСТАВ И УСЛОВИЯ НАХОЖДЕНИЯ © 2014 г. А. В. Болонин, А. В. Никифоров
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 Поступила в редакцию 14.02.2014 г.
Сульфаты изоморфного ряда Ва$04—$г$04, имеющие промежуточный (смешанный) состав, сравнительно редко встречаются в природных объектах. Тем не менее крупные ресурсы таких сульфатов обнаружены в России на месторождениях карбонатитового типа — Карасугском в Туве и Халютин-ском в Западном Забайкалье, а также на Октябрьском скарново-магнетитовом месторождении в Приангарье. По этим и другим известным в мире проявлениям смешанных Ва-$г-сульфатов собраны определения их химического состава (всего 876 анализов). Ва-$г-сульфаты образуются в широком диапазоне условий — от седиментогенных до высокотемпературных магматических систем, при этом обобщенные интервалы их составов полностью перекрываются. В то же время сульфаты разных природных ассоциаций и генераций в изоморфном ряду занимают ограниченные и обособленные друг от друга интервалы. Статистическими границами таких интервалов часто служат значения содержаний $г$04 — 15, 36, 66 (±1) мол. %. Особенностью состава многих Ва-$г-сульфатов является высокое содержание Са$04 — до 7—11 мол. %.
БО1: 10.7868/80016777014040029
ВВЕДЕНИЕ
Барий и стронций в сульфатной форме способны образовывать изоморфную непрерывную химическую смесь (твердый раствор). Однако на природных объектах барий и стронций в подавляющем большинстве случаев представлены сравнительно химически однородными баритом и целестином. Эти минералы слагают многочисленные месторождения в разнообразных природных обстановках. Барит образует месторождения в карбонатитовых массивах, слагает стратиформ-ные и жильные месторождения гидротермального типа, эпигенетические и осадочно-диагенети-ческие месторождения среди карбонатно-эвапо-ритовых толщ, накапливается в остаточных корах выветривания, в современных морских донных осадках. Целестин слагает стратиформные оса-дочно-диагенетические и эпигенетические месторождения, образует скопления в соляных куполах, известен в месторождениях гидротермального генезиса.
В литературе опубликовано много данных о химическом составе барита и целестина. Starke (1964) собрал 2293 состава барита из различных осадочно-диагенетических, эпигенетических и субмаринных гидротермальных проявлений. Hanor (1968) добавил к этим данным 77 составов целестина и представил гистограммы, которые приведены на фиг. 1. Мы дополнили их данными из исполь-
Адрес для переписки: А.В. Болонин. E-mail: bolonin.a@inbox.ru
зованных в этой статье литературных источников. Из гистограмм видно, что в абсолютном большинстве случаев барит содержит до 7—8 мол. % 8гё04, а целестин — до 4—6 мол. % Ва804.
Сульфаты бария и стронция промежуточного состава встречаются сравнительно редко. Крупные ресурсы смешанных Ва-8г-сульфатов известны на трех комплексных месторождениях, расположенных на юге Сибири (фиг. 2). Это два месторождения карбонатитового типа — Карасугское в Туве и Халютинское в Западном Забайкалье, а также Октябрьское скарново-магнетитовое месторождение ангаро-илимского типа в Приангарье.
Авторы имели возможность детально изучить Карасугское и Халютинское месторождения и ассоциирующие с ними рудопроявления, а также скопления смешанных сульфатов в Мушугай-ском и Улугейском карбонатитсодержащих комплексах в Монголии. На этих объектах выделены разные генетические ассоциации и генерации Ва-8г-сульфатов, и на основе локальных методов анализа (всего 338 определений) установлено, что сульфаты разных генетических групп характеризуются обособленным диапазоном составов. В связи с этим была поставлена задача сравнить диапазоны вариации составов смешанных Ва-8г-сульфатов, а также их распространенность на природных объектах различных генетических типов. Результаты проведенного сравнения представлены в настоящей работе.
0 2 4 6 8 10 12 90 92 94 96 98 100
SrSO4, мол. %
Фиг. 1. Гистограммы содержания SrSO4 в барите и целестине.
Серое — по данным Starke (1964) и Hanor (1968), черное — дополнение из литературных данных, использованных в настоящей статье.
Фиг. 2. Местоположение месторождений (1) и проявлений (2) смешанных Ва-8г-сульфатов в регионе Центральной Азии.
Карбонатитовый район Центральной Тувы: Карасугское месторождение (92.12° и 51.32°), рудопроявления — Чайлю-хемское (92.40° и 51.91°) и Китайское (92.29° и 50.87°); карбонатитовый район Западного Забайкалья: месторождения — Ха-лютинское (107.17° и 51.85°) и Аршанское, рудопроявления — Ошурковское и Южное; Октябрьское скарново-магне-титовое месторождение (99.57° и 56.21°); Мурунский карбонатитсодержащий комплекс (119.16° и 58.36°); карбонатит-содержащие комплексы Южной Монголии — Мушугайский (104.02° и 44.23°) и Улугейский (108.14° и 43.38°).
CaSO4, 10 мол. %
BaSO4
100 мол. %
50
n = 876
SrSO4
100 мол. %
40 I- 20
п = 562
Фиг. 3. Химический состав сульфатов на треугольной диаграмме Ба804—8г804—Са804 из природных объектов со смешанными Ба-8г-сульфатами и гистограмма распределения (876 анализов).
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИИ, НОМЕНКЛАТУРА И ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
Большинство определений составов минералов на исследованных объектах выполнено: 1) в ИГЕМ РАН (аналитик Н.В. Трубкин) на сканирующем электронном микроскопе JSM-5610LV с рентгеновским энергодисперсионным спектрометром Oxford INCA 450 (ускоряющее напряжение — 25 кВ); 2) в ИГГД РАН (аналитики М.Д. Толкачев, М.Р. Павлов) на растровом электронном микроскопе АВТ-55 (Япония) со спектрометром LINK AN-10000/85S (ускоряющее напряжение — 25 кВ). Часть сульфатов из Западного Забайкалья проанализированы в ГЕОХИ РАН (аналитик Н.Н. Кононкова) на электронно-зондовом микроанализаторе Camebax Microbeam (ускоряющее напряжение — 15 кВ, ток зонда — 30 нА, развертка зонда в растр 5x5).
Собственные материалы и литературные источники позволили собрать в сумме 876 химических анализов сульфатов смешанного Ba-Sr-со-става. Соответствующие ссылки на литературные источники представлены ниже по тексту. Весь массив данных показан на фиг. 3.
Поскольку во многих Ba-Sr-сульфатах в существенном количестве содержится кальций, то все химические составы пересчитаны через мольные проценты на три компонента (BaSO4—SrSO4— CaSO4) и приведены к 100%. В качестве точечного показателя состава обычно используется содержание SrSO4. Для краткости в тексте содержание сульфатных компонентов выражается также символами миналов: барита — Brt, целестина — Cls и ангидрита — Anh. Прочие второстепенные примеси в расчетные составы сульфатов не вошли.
В литературе для обозначения смешанных Ba-Sr-сульфатов наиболее часто используется термин "баритоцелестин", иногда — "целестиноба-рит". Burkhard (1978) проанализировал 131 пробу
разнообразных сульфатов из Швейцарских Альп и Юрских гор и подразделил их по содержанию SrSO4 (мол. %) на: барит 0—10, целестобарит (це-лестинобарит) 10—50, баритоцелестин 50—90 и целестин 90—100.
Позднее комиссия по новым минералам и названиям минералов (КНМНМ) Международной минералогической ассоциации рекомендовала разделять двухкомпонентные твердые растворы ровно посередине состава на два минеральных вида (Nickel, Grice, 1998). В нашем случае это барит — до 50 мол. % SrSO4 и целестин — более 50 мол. % SrSO4. Однако при описании минеральных объектов, в которых имеются разнообразные ассоциации и генерации Ba-Sr-сульфатов с варьирующим химическим составом, удобна более дробная систематика. По нашему мнению, компромиссом может быть схема, предложенная Burkhard (1978), в которой целестинобарит (10—50 мол. % SrSO4) надо рассматривать как обогащенную стронцием разновидность барита, а баритоцелестин (50—100 мол. % SrSO4) — как обогащенную барием разновидность целестина. Формальным обоснованием этой схемы может служить то положение, что утверждение собственных названий для разновидностей минералов не входит в поле деятельности КНМНМ (Nickel, Grice, 1998), тем более что для наименования разновидностей предлагаются уже закрепленные в литературе термины. Итак, для удобства дальнейшего изложения авторы придерживаются подразделения Ba-Sr-сульфатов на "барит-целе-стинобарит-баритоцелестин—целестин".
МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ПРОЯВЛЕНИЯ СМЕШАННЫХ Ба-8г-СУЛЬФАТОВ
Позднемезозойские карбонатиты Центральной Тувы
На территории Тувы разведана серия карбона-титовых полей позднемезозойского возраста, со-
Са$04, 10 мол. %
Ва$04
100 мол. %
2
3
4
50
♦ 5
100 мол. %
6
о 9
Фиг. 4. Химический состав Ва-8г-сульфатов из карбонатитовых комплексных руд Центральной Тувы. 1—7 — Карасугское месторождение: 1 — поздний пористый барит-П, 2 — вкрапленники барита-1, 3 — целестинобарит-П в структурах распада твердого раствора, 4 — вкрапленники целестинобарита-1, 5 — баритоцелестин-1 в структурах распада твердого раствора, 6 — гидротермальные агрегаты баритоцелестина-П и целестина-1, 7 — целестин-П из прожилков. 8—9 — рудопроявления: 8 — Чайлюхемское, 9 — Улатайское.
1
держащих крупные скопления комплексных руд (LREE, 8г, Ва, Е Fe). Их детальной характеристике посвящен ряд публикаций (Болонин, Никифоров, 2004; Никифоров и др., 2005; Болонин и др., 2009).
Карасугское рудное поле состоит из восьми крупных карбонатитовых тел, залегающих среди палеозойских песчаников. Среди них два тела трубообразной формы размером в поперечнике 500—750 м, остальные — дайкообразные протяженностью 300—1400 м и мощностью 10—160 м. В строении тел участвуют гранитоидные породы, безрудные анкерит-кальцитовые карбонатиты первой фазы внедрения и рудоносные сидеритовые карбонатиты второй фазы. Последние содержат (мас. %): сидерит 60—75, барит и баритоцелестин 15—25, флюорит 5—14, бастнезит 1.5—2, пирит 3, кварц 1, апатит 0.5 и в акцессориях — монацит, па-ризит, молибденит, уранинит, магнетит, анкерит, железистый мусковит, микроклин, рутил. В сиде-ритовых карбонатитах широко проявлены: постмагматическое гидротермальное замещение карбо-натитов гематитом (спекуляритом) и поздними Ва-8г-сульф
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.