БРИТОЛИТОВЫЕ РУДЫ Zr-Y-REE МЕСТОРОЖДЕНИЯ САХАРЙОК (КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ): ГЕОХИМИЯ, МИНЕРАЛОГИЯ И СТАДИЙНОСТЬ ОБРАЗОВАНИЯ
© 2015 г. Д. Р. Зозуля, Л. М. Лялина, Е. Э. Савченко
Геологический институт Кольского научного центра РАН 184209, Апатиты,ул. Ферсмана, 14 e-mail: zozulya@geoksc.apatity.ru Поступила в редакцию после доработки 12.02.2014 г.
Принята к печати 26.03.2014 г.
Бритолитовые руды в составе комплексного Zr—Y—REE месторождения Сахарйок (Кольский полуостров) образуют линейные тела в нефелиновых сиенитах и содержат в качестве носителей рудных компонентов минералы группы бритолита и циркон. На основе геохимических данных показано, что основными процессами формирования бритолитовых руд массива Сахарйок являются магматическая дифференциация и поздне-, постмагматическая переработка пород щелочными и F-, С02-содержащими флюидами. Изначально повышенное содержание рудных компонентов в магме обусловлено ее происхождением из обогащенного мантийного источника. Для бритолита установлена кристаллизация на поздне- и постмагматической стадиях формирования массива при активном участии флюидов с разными физико-химическими свойствами. Наиболее распространенный фторбритолит-(Се), характерный для трахитоидных нефелиновых сиенитов, кристаллизовался преимущественно на стадии альбитизации из высокощелочных, высокофтористых и С02-содержащих флюидов/растворов. Бритолит-(Се) и фтор-бритолит-^У) формировались на более поздней гидротермальной стадии из фторсодержащих высоководных (метаморфогенных?) растворов и характерны для наиболее перекристаллизованных порфировид-ных нефелиновых сиенитов. Фторкальциобритолит кристаллизовался из высокотемпературного пегматитового расплава/раствора при высокой активности С02. Посткристаллизационные изменения минералов группы бритолита из месторождения Сахарйок заключаются в образовании участков измененного вещества внутри индивидов и внешних кайм обрастания вокруг индивидов. Состав кайм обрастания указывает на вынос из бритолита F, Ce, La.
Ключевые слова: Y-REE руды, бритолит, нефелиновый сиенит, магматическая дифференциация, флюидная переработка, Кольский полуостров.
DOI: 10.7868/S0016752515080105
ВВЕДЕНИЕ
Минералы группы бритолита, открытые более ста лет назад в нефелиновых сиенитах Юлианеха-аб, Гренландия (Winther, 1901), сегодня рассматриваются как одни из распространенных редкоземельных минералов. Минералы установлены в щелочных и кислых магматических породах, а также в метасоматитах и пегматитах, связанных с субщелочными и щелочными гранитами, щелочными и нефелиновыми сиенитами, карбонатитами (Коляго и Лапин, 1990; Мельников и Гречановская, 2010; Рипп и др., 2005; Arden and Halden, 1999; Deila Ventura et al., 1999; Griffin et al., 1979; Gu et al., 1994; Or-landi et al., 1989; Pekov et al., 2007, 2011; Uher and Ondrejka, 2008). При этом в подавляющем числе
1
проявлений для бритолита предполагается кри-
1 Здесь и далее название "бритолит" употребляется для группы минералов без разделения на минеральные виды.
сталлизация на поздне- и постмагматических (пегматитовом и гидротермальных) этапах. Иттриевые минеральные виды характерны для гранитов и их продуктов, а цериевые — для нефелиновых сиенитов и карбонатитов. Кроме того, в некоторых комплексных редкометальных месторождениях, связанных со щелочными породами кислого и среднего состава (Мушугайское (Рипп и др., 2005), Иден-Лэйк (Arden and Halden, 1999), Азовское (Мельников и др., 2000), Родео де Лос Моллес (Lira and Ripley, 1992), Вейшан и Маниупинг (Wu et al., 1996), Пилансберг и Илимауссак (Mariano, 1989)), бритолит является рудным минералом — нетрадиционным, но экономически важным источником редкоземельных элементов. В последние годы бритолит изучался и как природный аналог потенциальной матрицы для изоляции актинидов в ходе захоронения радиоактивных отходов (Лившиц, 2006; Veilly et al., 2008), в связи с чем иссле-
дование процессов изменения минерала также имеет прикладное значение.
В настоящей работе приводятся результаты изучения геохимии и генезиса Y-REE руд и минералов группы бритолита, главных концентратов рудных компонентов, из месторождения Сахарйок на Кольском полуострове. Полученные данные могут быть использованы для разработки эффективных технологических схем извлечения минерала, а также для изучения продуктов его посткристаллизационного изменения. Впервые бритолит из щелочных пород массива Сахарйок был описан в работе (Батиева и Бельков, 1984); там же приведены единичные неполные определения его химического состава.
ГЕОЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 2г-У-ЯЕЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ САХАРЙОК
Zr—Y—REE месторождение Сахарйок приурочено к одноименному массиву щелочных пород в западной части Кейвского террейна (северо-восточная часть Балтийского щита). Террейн сложен главным образом позднеархейскими (2.8—2.9 млрд лет) метавулканитами и метаосадками, а также крупными интрузиями позднеархейских (2.65—2.67 млрд лет) щелочных гранитов А-типа и габбро-анортозитов кейвского комплекса (Митрофанов и др., 2000; Баянова, 2004; Zozulya й а1., 2005). Массив Сахарйок расположен в южной части Западнокейвского массива щелочных гранитов, является интрузией трещинного типа и сложен нефелиновыми и щелочными сиенитами (Батиева и Бельков, 1984; Зозуля и др., 2012). На современном эрозионном срезе массив представляет собой дайкообразное тело протяженностью 7—8 км с максимальной шириной 1.5—2 км в его северной части. В западной и юго-западной части массива залегают щелочные лепидо-мелан-феррогастингситовые сиениты, в восточной — трахитоидные нефелиновые лепидомелан-эгирин-авгитовые сиениты. В пределах нефелиновых сиенитов размещены крупные (до 80 х 200 м) выходы эссекситов и линзовидные тела порфировид-ных нефелиновых сиенитов. Последние сформировались путем перекристаллизации трахитоидных нефелиновых сиенитов с образованием крупных пойкилитовых вкрапленников феррогастингсита за счет эгирина и лепидомелана. При этом существенного различия в химическом составе этих разновидностей пород не выявлено. Характерная особенность нефелиновых сиенитов — присутствие небольших по размеру (до 1—2 м) и разнообразных по морфологии (шлиры, прожилки, неправильные по форме обособления) пегматоидных образований. Они имеют в целом сходный с нефелиновыми сиенитами минеральный состав. Отличия заключаются в обогащении акцессорными мине-
ралами (циркон, группы бритолита и пирохлора, флюорит, галенит и другие). Обособленный характер имеет крупное (20—30 м2), расположенное на контакте нефелиновых сиенитов и эссекситов пегматитовое тело содалит-анальцим-нефелинового состава с необычной бериллиевой (мелифанит, бе-хоит, гадолинит) минерализацией (Батиева и Бельков, 1984; Лялина и др., 2009).
Для циркона из нефелиновых сиенитов массива Сахарйок получен U—Pb возраст 2613 ± 35 млн лет, из эссекситов — 2666 ± 10 млн лет и из щелочных сиенитов — 2682 ± 10 млн лет (Баянова, 2004; З озуля и др., 2007), которые указывают на уникально древний — позднеархейский возраст щелочного магматизма Кейвского террейна. Также для циркона, бритолита и алланита существуют U—Pb и для самих пород — Rb-Sr и K-Ar радиометрические датировки в интервале 1760—1810 млн лет (Zozulya etal., 2005; Пушкарев и др., 1978), фиксирующие, по-видимому, наложенные события свекофенско-го регионального метаморфизма. Исследованиями одного из рудных минералов — циркона — показано, что формирование руд происходило на магматическом, постмагматическом (гидротермальном) и метаморфическом этапах (Лялина и др., 2010).
По геохимическим данным нефелиновые сиениты массива Сахарйок имеют обогащенный мантийный источник, сходный с таковым для OIB-магм (Зозуля и др., 2012), что обусловило в них изначально повышенное содержание высокозарядных элементов (Zr, Y Nb, REE). Образование нефелиновых сиенитов предполагается в ходе длительной фракционной кристаллизации из первоначальной ще-лочнобазальтовой магмы (Зозуля и др., 2012), приводящей к еще более высокому накоплению несовместимых (в том числе рудных) элементов.
Оруденение локализовано в северной части выходов нефелиновых сиенитов. Рудный блок общей площадью около 2 км2 состоит из нескольких линейных тел протяженностью от 200 до 1350 м при
2
мощности 3—30 м . По данным бурения тела имеют крутое падение 70°—80° на северо-восток. Их ориентировка в целом субсогласна первично-магматической полосчатости и трахитоидности нефелиновых сиенитов, что позволяет предположить формирование рудных тел на магматической стадии в ходе процессов внутрикамерной дифференциации (Зозуля и др., 2012). По петрографическому составу руды в целом схожи с нерудными нефелиновыми сиенитами и отличаются повышенным содержанием циркона 0.5—1.2 об. % (участками до 2.5) и бритолита 0.2—1.0 об. %. Четких геологических границ рудные тела не имеют и оконтурены по бортовому содержанию полезных компонентов.
' Отчет о результатах поисково-оценочных работ на богатое иттриевое оруденение массива Сахарйока в 1998—1999 гг. Апатиты, 1999.
Таблица 1. Содержание некоторых REE, Y, Zr, Nb, Th, U (г/т) и F (мас. %) в представительных пробах рудных нефелиновых сиенитов и их средние значения для рудных (РНС) и нерудных (НС) нефелиновых сиенитов массива Сахарйок
Компо- Номер образца Среднее Среднее
для РНС для НС
нент 69 81 78 11-45 111 95b 20-245 100 20-10 76 (n=15) (n = 27)
La 901.4 646.0 517.4 448.6 370.8 481.4 500.3 463.7 451.2 405.2 527.8 205.7
Ce 1408.3 1042.0 948.5 938.7 974.9 849.3 801.7 810.1 722.3 741.1 934.0 336.1
Nd 414.0 296.0 362.3 383.4 326.7 318.3 292.7 274.1 230.5 258.8 309.8 106.4
Sm 62.8 41.8 47.6 53.2 45.3 41.5 42.0 43.3 36.7 41.7 45.1 17.1
Eu 6.96 4.17 5.02 4.26 3.62 2.98 3.68 5.65 3.92 3.57 4.43 1.71
Gd 85.0 47.2 44.9 48.9 37.1 39.2 40.6 42.9 47.9 33.0 47.1 17.6
Tb 14.81 8.59 7.82 8.17 5.88 6.68 6.60 6.99 8.61 5.82 8.03 3.09
Tm 10.5 7.6 4.9 4.5 3.1 5.3 4.2 4.9 7.7 4.0 5.8 2.98
Yb 76.9 53.8 35.1 30.6 20.8 32.6 31.3 37.6 57.3 30.1 41.4 21.0
Lu 10.58 7.44 4.88 4.26 3.16 5.11 4.87 6.12 8.96 4.59 6.07 3.96
Y 922 305 232 237 не опр. 187 360 452 534 206 363 129
Z
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.