ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2008, том 50, № 6, с. 507-525
УДК 550.42
РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В ТУРМАЛИНЕ И ХЛОРИТЕ ОЛОВОНОСНЫХ АССОЦИАЦИЙ: ФАКТОРЫ, КОНТРОЛИРУЮЩИЕ ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ РЗЭ В ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
© 2008 г. Н. С. Бортников*, Н. В. Гореликова*, П. Г. Коростелев**, В. Г. Гоневчук**
*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 **Дальневосточный геологический институт ДВО РАН 690022, Владивосток, просп. 100-летия Владивостоку, 159 Поступила в редакцию 16.07.2008 г.
Исследовано распределение РЗЭ в минералах оловоносных рудно-магматических систем Дальнего Востока в пределах Комсомольского, Хинганского, Баджальского районов Приамурья, Кавалеров-ского, Лесозаводского, Вознесенского, Фурмановского и других - в Приморье. Основное внимание уделено турмалину и хлориту, дополнительно исследовались сопутствующие минералы - биотит, полевой шпат, апатит, флюорит и карбонаты. Установлено, что основными факторами, влияющими на фракционирование лантаноидов в изученных минералах, являются температура, Eh и pH ми-нералообразующей среды, кристаллохимический фактор, коэффициент распределения лантаноидов между флюидом и минералом и процессы комплексообразования, нарушающие когерентное поведение лантаноидов. Охарактеризована эволюция флюидного режима на разных этапах развития.
ВВЕДЕНИЕ
Редкоземельные элементы (РЗЭ), благодаря их уникальным свойствам, широко применяются для моделирования геологических процессов, как в магматических системах, так и в гидротермальных средах. Их можно отнести к важнейшим геохимическим индикаторам. Особенности их поведения в различных породах наряду с изотопными соотношениями используются для решения различных вопросов - источника магм, процессов дифференциации и смешения магм и условий отделения флюидов и их роли в мобилизации и переносе рудных компонентов. Наиболее детально поведение РЗЭ изучено в магматических процессах, в которых поведение лантаноидов связано с их распределением между расплавом, флюидом и кристаллизующимися фазами (Жариков и др., 1993; Расс и др., 2006). Гораздо меньше данных по распределению РЗЭ в водных средах и гидротермальных системах и недостаточно исследованы процессы фракционирования между минералом и гидротермальным раствором. На основании экспериментальных исследований и термодинамических расчетов (Буефшку, 1984; Вгоок1ш, 1983) установлены некоторые общие закономерности, характеризующие поведение лантаноидов в водных системах. Предполагается, что степень подвижности РЗЭ в водных средах зависит от таких факторов как температура, рН и БИ среды мине-ралообразования, а также процессов комплексо-
Адрес для переписки: Н.С. Бортников. E-mail: bns@igem.ru
образования. Эффект РЗЭ-содержащего флюида на неизмененную породу определяется кинетикой процессов фракционирования флюид-порода и кристаллохимией минералов (Brookins, 1989). Ряд публикаций посвящен изучению гидротермальных минералов - шеелита, апатита, флюорита, карбонатов, барита, полевых шпатов, турмалина и других (Chaderi et al., 1999; Morgan, Wand-less, 1980; Guichard et al, 1979; Bau, 1991; King, Kerrich, 1988; Lottermoser, 1992; Shao-Yong et al., 2004). Установлено, что каждый минерал характеризуется присущим ему спектром и преобладанием легких (LREE) или тяжелых (HREE) в составе лантаноидов. Несмотря на значительное количество публикаций, посвященных разным минералам, до сих пор нет данных, характеризующих роль факторов, определяющих фракционирование РЗЭ в гидротермальных системах.
Настоящая статья посвящена результатам исследований по распределению РЗЭ в минералах различных оловоносных ассоциаций и оловоруд-ных месторождений, сформированных в разных температурных и физико-химических условиях. Рассмотрено поведение лантаноидов в минералах различных пород и руд на разных этапах эволюции рудно-магматических систем Дальнего Востока, начиная от магматической стадии и кончая гидротермальной. Поведение РЗЭ в минералах гидротермально-магматических систем является важным показателем их эволюции. Характер фракционирования РЗЭ зависит от многих параметров - состава расплава и флюида, особенно-
стей взаимодействия флюида с вмещающими породами, температуры, кислотности-щелочности и окислительно-восстановительного состояния среды, кристаллохимических свойств минералов и процессов комплексообразования во флюиде. Выявление факторов, контролирующих поведение РЗЭ в системе флюид/минерал, является одной из важных задач при оценке параметров флюидного режима.
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Основное внимание уделено изучению оловоносных минеральных ассоциаций из рудных районов Дальнего Востока (фиг. 1) главным образом из оловорудных месторождений Приамурья и Приморья. Наиболее детально исследованы турмалины и хлориты, постоянные спутники оловянных руд (табл. 1, 2), из разных ассоциаций, включая граниты, пегматиты, грейзены, скарны и гидротермальные образования (Бортников и др., 2005). Для сравнения приводятся данные изучения некоторых месторождений Забайкалья.
Интерес к турмалину обусловлен следующими причинами.
Турмалин - широко распространенный минерал в оловорудных месторождениях. Он кристаллизуется на всех стадиях их формирования, включая магматическую, грейзеновую и более позднюю гидротермальную, в широком интервале физико-химических параметров. Поэтому возможно проследить поведение лантаноидов в различных средах, характеризующихся различными физико-химическими условиями минералообра-зования, - от магматической до гидротермальной.
В турмалине проявлен гетеровалентный изоморфизм разнообразных катионов (М§, Бе2+, Бе3+, Са, А1, Мп, Ы), размещающихся по двум октаэд-рическим позициям. Чтобы выяснить роль кри-сталлохимического фактора в распределении лантаноидов в кристаллической структуре турмалина, проанализированы различные члены изоморфного ряда минерала - шерлиты - шерло-эльбаиты - дравиты - Са-дравиты - эльбаиты.
Хлориты широко распространены в оловянных рудах Кавалеровского района Приморья и образуются преимущественно на постмагматическом этапе эволюции рудообразующих систем в
предрудную - пропилитовую, рудную - касситерит-хлоритовую и позднюю кварц-сульфидную стадии. Эти минералы отличаются высоким содержанием железа, низкой степенью окисленно-сти Fe, по данным Мессбауэровской спектроскопии (Bortnikov, Gorelikova, 2006), и представлены прохлоритом, рипидолитом и тюрингитом.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РЗЭ
Турмалины, хлориты и другие минералы выделены из пород и руд. Мономинеральные фракции, чистота которых не менее 99%, отобраны под бинокулярным микроскопом. Пробы были протравлены в концентрированной HF, чтобы избавиться от сростков турмалина с кварцем. Методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) проанализировано 30 образцов турмалинов, 40 - хлоритов и около 15 сопутствующих минералов (ИГЕМ РАН). Флюорит, апатит, полевые шпаты, биотит, карбонаты и хлорит разлагались по стандартной методике. Турмалин (навеска 50 мг) разлагался в смеси кислот HF и H2SO4 в микроволновой установке фирмы "Milestone" по 4-ступенчатой программе "Turmalin". Для отгонки HF и H2SO4 полученный в результате разложения раствор выпаривался, и сухой остаток дважды выпаривался водой для удаления F-иона. Далее 10 мл 26%-го раствора HNO3 переводили в мерные колбы на 50 мл, добавляли внутренний стандарт и измеряли концентрацию РЗЭ на масс-спектрометре PQ2 фирмы "VG Instruments" (Англия). Минимальный предел обнаружения РЗЭ составляет 10-9-10-12 г/мл (аналитики С.А. Горбачева, В.Д. Сидельникова, Л.С. Цимлянская, ИГЕМ РАН).
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ И УСЛОВИЯ НАХОЖДЕНИЯ В НИХ ТУРМАЛИНА И ХЛОРИТА
Оловянные месторождения Комсомольского рудного района (рудно-магматической системы -РМС), часто рассматривающиеся в качестве "типовых" объектов турмалинового типа касситерит-силикатной формации (Радкевич и др., 1971), сформировались в Мяо-Чанской зоне мелового магматизма (Гоневчук, 2002), локализованной в
Фиг. 1. Оловорудные районы юга Дальнего Востока, представленные на схеме тектоно-стратиграфических террей-нов (ОопеуеИик et а1., 1999).
1 - Сибирский кратон; 2-11 - террейны: 2 - Бурея-Ханкайский, 3 - Галамский, 4 - Баджальский, 5 - Джагды-Кербин-ский, 6 - Самаркинский, 7 - Амурский, 8 - Ульбанский, 9 - Журавлевский, 10 - Гродековский, 11 - Кемский; 12 - Си-хотэ-Алинский вулканический пояс; 13 - зоны разломов; 14 - структурные зоны; 15 - рудные районы (цифры в квадратах): 1 - Вознесенский, 2 - Ниманский, 3 - Хингано-Олонойский, 4 - Баджальский, 5 - Дуссе-Алинский, 6 - Эзоп-Ямлинский, 7 - Комсомольский, 8 - Кавалеровский, 9 - Фурмановский, 10 - Арминский, 11 - Сихотэ-Алинский, 12 -Дальнегорский; 16-20 - гранитоиды: 16 - дораннемеловые, 17 - раннемеловые, 18, 19 - среднемеловые, 20 - мел-палеогеновые.
Таблица 1. Объекты исследования турмалинов
Генетический № образца Месторождение (1), Краткая геологическая Главные минералы T, °C кристал-
тип рудный район (2) (регион) характеристика в ассоциации с турмалином лизации турмалина
I. Гранитоиды ЧГ-84 Чалбинское (1), Гранитовые аплиты с Кварц, олигоклаз, 700-750
оловоносных (Хабаровский край) биотитом и турмалином КПШ, биотит
ассоциаций ХБ-4 Биджанское (1), (Хабаровский край) Двуслюдяные граниты с турмалином Кварц, КПШ, олигоклаз, мусковит, биотит 650-700
ГВ-35 Кавалеровский район (2), (Приморье) Аплиты в монцонитах березовско-араратско-го комплекса Кварц, КПШ, олигоклаз, биотит, мусковит, хлорит 650-700
Ф-919 » Монцониты того же комплекса Пироксен, биотит, плагиоклаз >750
II. Пегматиты И-34 Куги-Ляль (1), (Памир) Пегматоидные обособления в мраморах Олигоклаз, колумбит, кордиерит 550-600
8806-АН Анаджакан (2), (Хабаровский край) Обособления (й < 30 см) в гранитах Биотит, ортоклаз, альбит, кварц 600
1-ДВ Тургеневское (1), (Приморье) Редкометальные пегматиты в экзоконтакте гранитов Плагиоклаз, биотит, кварц, лепидолит 550-500
614-ЗТ Завитинское (1), (Забайкалье) Редкометальные пегматиты в терриген-ной толще Микроклин, слюды, сподумен 550-500
23/С Солнечное (1), Комсомольский (2), (Хабар
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.