ГЕОХИМИЯ, 2009, № 2, с. 171-183
К ГЕОХИМИИ ТАНТАЛА В КАРБОНАТИТОВОМ ПРОЦЕССЕ
© 2009 г. Ю. А. Багдасаров
Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов 121357. Москва, ул. Вересаева, 15
e-mail: imgre@imgre Поступила в редакцию 03.02.2007 г.
Анализируются условия поведения тантала в карбонатитах и близких к ним породах щелочных комплексов, в частности, факторы, способствующие его накоплению в карбонатитах, как абсолютного, так и относительно его постоянного спутника - ниобия.
Содержание обоих элементов не столь значительно варьирует в более ранних щелочных силикатных породах и более значительно - в карбонатитах, причем для тантала это выражено более интенсивно.
Их совместное накопление в карбонатитах в основном определяется принадлежностью к определенным температурным фациям, когда фиксируются тантало-ниобаты с повышенным содержанием Та205 в них - до 26% мас.
Размещение этих элементов с формированием почти чисто ниобиевых пирохлоров и Ta-U-пирохло-ров ("гатчеттолитов") наиболее эффективно осуществляется вследствии единственного механизма в процессе минералообразования - формирования метасоматической зональности, с разделением чисто ниобиевой и Ta-Nb-ой минерализации по зонам метасоматической колонки. Этот процесс присущ преимущественно массивам относительно больших глубин, где преобладают процессы ме-тасоматического карбонатитообразования, по крайней мере для данной температурной фации.
ВВЕДЕНИЕ
Геохимия ниобия, как ближайшего и наиболее распространенного спутника тантала, во всех щелочных формациях, включая карбонатитоносные, самих карбонатитах и других породах изучена достаточно обстоятельно, что освещено во множестве известных публикаций [1-3].
Изучение особенностей распространения тантала в карбонатитах и ряде сопровождающих их породах соответствующих магматических комплексов проводилось, главным образом, именно под углом рассмотрения его как ближайшего аналога и спутника ниобия; основное внимание уделялось изучению поведения этой пары элементов, а не собственно тантала, в противоположность, например, характеру его распространения в пегматитовом процессе, некоторых типов апогранитов и других пород, где он является преобладающим по отношению к ниобию [3-4]. Это, наряду с другими причинами, привело к тому, что поведение тантала в карбонатитах, и главное, условия образования его концентраций в этих и близких к ним по составу породах остается в ряде деталей невыясненным.
Рассмотрение поведения указанной пары элементов, наряду с другими "типохимичными" элементами карбонатитов - цирконием, "легкими" лантаноидами и другими, освещено в ряде крупных публикаций, главным образом Л.К. Пожарицкой и B.C. Самойлова [5; 6], касающихся крупнейших редкометалльных карбонатитовых объектов страны. В ряде работ рас-
сматривались особенности геохимии этих элементов в образованиях только того или другого массива, их группы, или их определенных формационных типов [7-10]. Нетрудно видеть, что ряд положений, как и статистические данные по распределению редких элементов, включая тантал, и интерпретация этих материалов, опубликованных 20-30 и более лет назад в определенной мере устарели и могут быть сейчас дополнены новыми материалами.
При известных чертах геохимического сходства тантала и ниобия, геологическая судьба, точнее, история формирования их значительных, часто промышленных концентраций в земной коре существенно различна. По меткому замечанию проф. А.И. Гинзбурга, сделанному около 40 лет назад, формирование крупнейших скоплений (месторождений) тантала в составе пегматитов, отчасти апогранитов, опережает в геологической истории эпохи возникновения сходных концентраций ниобия в образованиях других генетических типов почти на миллиард лет. Разумеется, за истекшие десятилетия это заключение может быть в известной степени откорректировано: помимо геологически молодых, мезозойского возраста месторождений ниобия, выявлены или оценены ранее известные карбонатитовые массивы с крупнейшими скоплениями ниобия вендско-предкембрийского и более древнего возраста, как с заметными количествами тантала - в Восточных Саянах, в Маунт-Велд в Австралии, так и с весьма низким, часто ничтожным
его содержанием - Сент-Оноре в Канаде, Томтор на Севере Сибири, массивы Африки и др. Мы не говорим здесь о таком крупном скоплении смешанной, тантало-ниобиевой минерализации, как лопа-ритовое месторождение Ловозера, среднепалеозой-ского возраста, и ряд менее значительных объектов. Тем не менее, подмеченная А.И. Гинзбургом тенденция в своей основе остается в силе. Причина такой разобщенности элементов-близнецов в геологической истории сейчас в целом, хорошо объяснима существенными различиями условий образования пегматитов и близких им образований, с танталом, с одной стороны, и ниобиеносных кар-бонатитовых комплексов, возникших на поздних этапах развития платформ, щитов и примыкающих к ним консолидированных областей земной коры, рассеченных разломами высоких порядков, с другой. В связи с этим представляет особый интерес анализ условий концентрации тантала, типохимич-ного элемента гранитных пегматитов и гранитов в геохимически, казалось бы несвойственной ему обстановке - в карбонатитах, причем приуроченных к массивам ультраосновной-щелочной (УЩК) формации, т.е. в ассоциации с породами высокой щелочности. Отметим, что в карбонатитах иных формаци-онных типов, связанных с заметно менее щелочными породами, или вообще не ассоциирующими с интрузивно-магматическими образованиями, концентрации тантала в любых фациях карбонатитов резко падают, часто до ничтожных следов - Карасуг в Туве, Мурун на Алдане, Маунтин-Пасс в Калифорнии, Боюнь-Обо в Китае, Палабора в ЮАР (в некоторых из них, впрочем, отсутствует и ниобиевая минерализация), отчасти Ильмено-Вишневогорское на Урале, и др. Это, до известной степени геохимически парадоксальное обстоятельство, видимо, требует специального рассмотрения. В данной работе мы намереваемся осветить лишь некоторые аспекты геохимии тантала в карбонатитах, и прежде всего, условия их относительной концентрации в этих породах.
Мы не рассматриваем здесь весьма спорные вопросы генезиса, точнее - механизма образования карбонатитов, - магматического, в том числе интрузивно-магматического, или метасоматического, поддерживая концепцию о существенно гетерогенном характере их формирования. Наиболее ранние их фации, как весьма "лейкократовые", анхимоно-минерально карбонатные, так и, напротив, бедные карбонатом, например, кальцит-магнетит-оксидно-апатитовые, обнаруживают явные признаки их магматического генезиса, а при наличии признаков перемещения ксенолитов движущимся расплавом - и интрузивного. В редкометалльных 7г-№-Та-содер-жащих фациях более низких температур, последующих стадий карбонатитового процесса, такие признаки обычно отсутствуют. Что касается агрегатного состояния карбонатитобразующей "магматической жидкости", насыщенной Н2О и СО2,
то, как сейчас установлено, она обнаруживает признаки и расплава, и раствора. Это относится, в частности, и к условиям возникновения в некоторых массивах метасоматической зональности, играющей значительную роль в пространственном разобщении чисто ниобиевой и тантало-ниобиевой минерализации.
Более чем полустолетний период изучения карбонатитов в нашей стране, наиболее активно развернувшегося в середине 60-х гг. XX века - сначала в России, затем на объектах Украины и Казахстана, помимо оказавшихся чрезвычайно интересными и загадочными теоретических вопросов, связанных с генезисом и механизмом образования этих пород, в качестве главной практической задачи ставил проблему распространения и условий концентрации фосфорно-ниобиевой минерализации (орудене-ния) - апатита и минералов группы пирохлора. Интерес к другим видам минерализации и типам руд -железным (магнетиту, реже гематиту), минералам циркония и другим, как и ниобатам с повышенным содержанием тантала, пришел значительно позже.
В серии постановлений Правительства б. СССР в 1961-62 гг., оставшихся тогда негласными, в качестве нового типа стратегического сырья, весьма дефицитного в те и последующие годы, был назван тантал. В программы разностороннего изучения известных в то время карбонатитовых комплексов страны в качестве первоочередных были включены и работы по изучению танталоносных карбонатитов, содержащих урансодержащий минерал -танталпирохлор. Это коснулось основных карбонатитовых объектов страны, активно разведывавшихся и изучавшихся коллективами геолуправле-ний Мингео и НИИ страны - Белозиминского с начала 50-х гг., Среднезиминского (с 1962 г.), Горноозерского на Северо-востоке Алдана (с 195960 гг.), затем массивов Кольского полуострова, отчасти и Тулинского в Полярной Сибири, вызывавшего внимание с середины 40-х гг. как значительное месторождение флогопита. Практически только три первых из названных массивов - два саянских и Горноозерское показали широкое распространение тантало-ниобиевых разновидностей карбонатитов, признанных позже промышленными рудами ниобия и перспективными, потенциально интересными - для тантала. Симптоматично, что изучение карбонатитов за рубежом, начатое работами Хег-бома в конце XIX в., продолженное В. Бреггером в начале ХХ-го, и широко развернувшееся после Второй мировой войны, в ходе универсального, в масштабе всей планеты, проведения поисков радиоактивных руд, шло в целом тем же путем. Главными притягательными элементами карбонатитов оставались вначале, за единичными исключениями, ниобий и фосфор в составе пирохлора и апатита. Такими исключениями оказались крупнейший концентратор меди на Юге Африки массив Палабора, с огромными также скоплениями флогопита, апати-
Таблица 1. Содержание № и Та и их отношение в щелочных породах массивов карбонатитовых формаций
№№ Провинции Nb Та Nb/Ta Источник
1 Восточная рифтовая зона Центр. Африки 168 11 15 [15]
2 Западная рифтовая зона Центр. Африки 128 11 11.5 [15]
3 Карело-Кольская 300 34 9 [16]
4 Восточно-Саянская 205 26 8 [6],
с коррекцией автора
5 Маймеча-Котуйская 70 ок. 5 ок. 14 Наши данные*
6 Южно-Гобийская провинция, Монголия 26 1.2 21
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.