ПЕТРОЛОГИЯ, 2011, том 19, № 3, с. 310-315
УДК (550.93+550.42):549.454.2(571.511)
СТРУКТУРНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ И РЗЭ-ГЕОХИМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ КОРРЕКТНОСТИ Sm-Nd ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ФЛЮОРИТООБРАЗОВАНИЯ ГАРСОНУЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ,
ВОСТОЧНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ © 2011 г. П. Л. Смолянский, Е. С. Богомолов
Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского Средний просп. В.О., 74, Санкт-Петербург, 199106, Россия; e-mail: Pavel_Smolyansky@vsegei.ru; e.bogomolov@mail.ru Поступила в редакцию 18.07.2010 г. Получена после доработки 24.09.2010 г.
Методами ICP-MS, рентгенолюминесцентного анализа высокого спектрального разрешения (XEOL) и Sm-Nd изотопного анализа исследовано распределение, структурная позиция и изотопная характеристика изоморфных примесей РЗЭ в десяти отличающихся по окраске, морфологии и характеру спайности образцах флюорита из эпитермального Гарсонуйского месторождения. Показано, что последовательный учет структурно-морфологических и РЗЭ-геохимических особенностей исследованных образцов позволяет оптимизировать их выбор для выполнения корректного Sm-Nd датирования. В результате впервые Sm-Nd методом получено значение возраста основного этапа формирования одного из крупнейших флюоритовых месторождений Забайкалья-Гарсонуйского, равное 141 ± 6 млн. лет.
ВВЕДЕНИЕ
Непревзойденный среди минералов по богатству и разнообразию окраски флюорит кристаллизуется в широком диапазоне физико-химических параметров роста, формируя самостоятельные месторождения, либо, наряду с другими минералами, образуя руды месторождений редкометалльной, редкометалльно-флюоритовой, флюорит-полиметаллической и других формаций (Смолянский, 2002). Как правило, минерал присутствует в виде зернистых и шестоватых агрегатов. Монокристаллы относительно редки и в большинстве случаев имеют кубический, реже октаэдрический или ромбоэдрический габитус.
Флюорит находит широкое применение в народном хозяйстве. В металлургии он используется в качестве флюса, в химической промышленности — для получения свободного фтора и изготовления многочисленных фтористых препаратов. Особо чистые в отношении изоморфных примесей виды минерального сырья идут на производство дорогостоящих монокристаллов фтористого кальция, которые используются в оптико-механической промышленности (Калита, 2006).
Промышленные месторождения флюорита связаны, главным образом, с гидротермальными процессами (Иванова, 1974). К числу таких объектов относится и рассматриваемое в настоящей работе жильное кварц-флюоритовое Гарсонуй-ское месторождение — одно из крупнейших флюоритовых месторождений Забайкалья. Оно лока-
лизовано в Кличкинском рудном поле и связано (Иванова, 1974; Котов, Котова, 1995; Булнаев, 2003, 2006), как и другие флюоритовые месторождения Юго-Восточного Забайкалья и Восточной Монголии, с позднемезозойской (раннемеловой) тектономагматической активизацией. Выдержанный преимущественно кварц-флюоритовый состав рассматриваемых месторождений сильно ограничивает применение для их датировки традиционных K-Ar и Rb-Sr изотопных методов анализа, которые использовались, главным образом, на основе редких для флюоритовых руд и относительно неустойчивых к наложенным процессам систем — K-Ar адуляра и Rb-Sr слюд. Немногочисленные результаты различных исследователей обнаруживают значительный разброс полученных ими значений возраста флюоритовых месторождений провинции. Так, в работе (Булнаев, 2003) приводятся К-Ar датировки, варьирующие в диапазоне 93—128 млн. лет. Г.Н. Комарова (Комарова, 1969), учитывая совокупность геологических и изотопно-геохронологических данных по Гарсонуйскому и Солонечному месторождениям, приходит к выводу, что возраст флюоритовых руд этих объектов меньше 135—128 млн лет (оценка по слюдам) или равен 140—135 млн. лет (адуляр).
В настоящей работе, учитывая неоднозначность возрастных оценок предыдущих авторов, мы предприняли попытку определения возраста основного этапа формирования Гарсонуйского месторождения, исследуя самарий-неодимовую систему главного минерала руды — флюорита. Эта
Таблица 1. Структурно-морфологические и физико-химические особенности образцов флюорита
а ц з а р б о Распределение РЗЭ по ICP-MS Люманализ
Цвет Морфология, спай- Характер Повышен- Тип се- РЛ, тип ТЯ^ - ЛЛ/ ICP -MS по-
р е м о Но ность Eu-анома-лии ные значения ЕРЗЭ парации РЗЭ центров (Смолян-ский, 2002) вышенные значения Eu2+/Eu
1 Белый Крупнокристаллический агрегат max + HLn Кубический
2 Голубовато-зеленоватый Крупнокристаллический агрегат max + СПС Кубический
3 Фиолетово-розовый Шестоватый агрегат отсутствует + HLn Кубический
4 Светло-зеленый Шестоватый агрегат max + LLn Кубический
5 Желто-зеленый КОГ, совершенная спайность min LLn Тетрагональный +
6 Аквамариновый КОГ, совершенная спайность min MLn Тетрагональный +
7 Голубой КОГ, совершенная спайность отсутствует MLn, HLn Тетрагональный +
8 Голубовато-зеленоватый КГ, мозаичная спайность max + СПС Доминируют кубические центры
9 Аквамариновый КОГ, совершенная спайность min MLn, HLn Тетрагональный +
10 Бесцветный КОГ, совершенная спайность min СПС Тетрагональный +
Примечание. Габитус кристаллов: КОГ — кубооктаэдрический, КГ — кубический; тах — сильно проявленный Еи-максимум. Тип сепарации в "нормированном спектре" РЗЭ: НЬп, МЬп, ЬЬп — доминируют соответственно "тяжелые", "средние", "легкие" лантаноиды; СПС — сепарация подгрупп проявлена слабо. РЛ и ЛЛ — соответственно рентгено- и лазерная люминесценция (Хв = 337 нм).
система априори является более консервативной по сравнению с системами K-Ar адуляра и Rb-Sr слюды. На основе полученных данных мы продемонстрируем важность тщательного отбора образцов флюорита с целью исключить возможность датирования каменного материала, претерпевшего вторичные изменения, искажающие достоверность возрастной информации.
КРАТКАЯ ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ЕГО ГАРСОНУЙСКОГО УЧАСТКА
Эпитермальное кварц-флюоритовое Гарсо-нуйское месторождение относится к Урулюнгуй-Уровской минерагенетической зоне Монголо-Забайкальского флюоритового пояса (Абрамов, Ко-това, 2009). Геологическое строение месторождения и его Гарсонуйского участка широко освещено в литературе (Комарова, 1969; Санин, Зорина, 1978; Котов, Котова, 1995). Отмечается, что его формирование происходило в сложной тектонической обстановке и было многоэтапным.
Рудные тела месторождения представлены жилами выполнения, минерализованными флюоритом зонами дробления пород и гидротермально-метасоматическими залежами. Флюорит разнообразен по окраске и морфологии.
Гарсонуйский участок месторождения (Санин, Зорина, 1978) расположен на продолжении крупного Цаган-Золотуевского разлома, имеющего субмеридиональное простирание, и ограничивается с юга Первым Южным разломом. Рудные тела залегают в основном в сланцевой толще алта-чинской свиты, которая пронизана дайкообраз-ными апофизами диоритов. В западной части участка отмечаются доломитовые известняки.
Главные минералы руды на участке: флюорит, кварц, отчасти кальцит; второстепенные — глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит) и цеолит. Флюорит варьирует по цвету и текстурно-морфологическими особенностям. Распространены зеленые и фиолетовые разновидности разных оттенков, серые и белые; преобладают шестоватые и средне-крупнозернистые образования. Более редки кристаллы, характеризующиеся кубоокта-эдрическим либо кубическим габитусом.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Для исследования были отобраны образцы из отвалов шахты Гарсонуйского участка (коллекция П.Л. Смолянского, полевые работы 1986 г.) (табл. 1) — крупнокристаллические образования и кристаллы флюорита октаэдрического и кубического габитуса, достаточно полно представляющие
Флюориты группы "А"
Рис. 1. Нормированное на хондрит (Anders, Ebihara,
1982) распределение РЗЭ в образцах флюорита группы
"А" (крупнокристаллические агрегаты — обр. №№ 1—4,
кристалл с мозаичной спайностью — обр. № 8, табл. 1).
основные разновидности Гарсонуйского месторождения (Котов, Котова, 1995). Все необходимые измерения выполнены в подразделениях ФГУП "ВСЕГЕИ" (ЦИИ, ЦЛ, отдел минералогии).
Как и в предыдущей работе (Смолянский и др., 2009), изотопный анализ Sm-Nd систем флюорита выполняли на девятиколлекторном масс-спектрометре TRITON в статическом режиме. Концентрацию Sm и Nd определяли методом изотопного разбавления с применением смешанного индикатора 149Sm-150Nd. Для этого в предварительно растертые навески проб добавляли взвешенные количества растворов смешанного индикатора 149Sm-150Nd. Затем подготовленные таким образом пробы разлагали в смеси азотной и плавиковой кислот. Выделение самария и неодима для изотопного анализа осуществляли в две ступени. Первая — катионооб-менная хроматография на смоле AG50W-X8 для отделения суммы редкоземельных элементов от общей массы вещества пробы. Вторая — экстракционная хроматография с использованием жидкого катионообменного экстрагента HDEHP на тефлоновом носителе. Коррекцию на изотопное фракционирование неодима производили при помощи нормализации измеренных значений по отношению 148Nd/144Nd = 0.241578. Нормализованные отношения приводили к значению 143Nd/144Nd = 0.511860 в международном изотопном стандарте La Jolla. Погрешность определения содержаний Sm и Nd составила 0.5%. Уровень холостого опыта составил 10pg для Sm и 20pg для Nd.
Анализ параметров международного стандартного образца BCR-1 дал следующие результаты: содержание Sm = 6.45 мкг/г, содержание Nd = = 28.4 мкг/г, 147Sm/144Nd = 0.1382 ± 3, 143Nd/144Nd = = 0.512656 ± 8 (средние значения из десяти определений). Построение изохронных зависимостей и вычисление возраста исследованных объектов, а
Рис. 2. Нормированное на хондрит распределение РЗЭ в кристаллах флюорита кубооктаэдрического габитуса (табл. 1).
также параметра sNd осуществляли по программе ISOPLOT (Ludwig, 1999) с использованием следующих значений констант: ^147§т = 6.54 х 10—12 год-1,
(143Nd/144NdcHUR)0 = = 0.512636, (147Sm/144NdcHUR)0 = = 0.1967 (De Paolo, Wasserburg, 1976; Jacobsen, Wasserburg, 1980). При расчетах вводили с
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.