Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Минералы ниобия из коры выветривания карбонатитов Белозиминского месторождения

Соколов С.В., Нечелюстов Г.Н.

Всероссийский НИИ минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ВИМС), Москва, Россия

vims-sokol@mail.ru

На Белозиминском месторождении кора выветривания представляет собой рыхлые остаточные образования, сложенные продуктами дезинтеграции, выщелачивания и окисления карбонатитов. Местами она подстилается их диопсид-кальцитовыми разновидностями, но в основном формируется за счет амфибол-флогопит-кальцитовых и анкеритовых карбонатитов.

Главным полезным компонентом коровых руд этого месторождения является ниобий. Наиболее высокие содержания Nb₂O₅ зафиксированы в зоне коры, обогащенной охрами, которые накапливаются при выветривании анкеритизированных кальцитовых карбонатитов и анкеритовых карбонатитов вследствие значительного выноса из них легко растворимых соединений в процессе гипергенного изменения исходных пород.

Минералы-концентраторы ниобия представлены пирохлором (собственно пирохлор, который резко преобладает, и переходный по составу к “гатчеттолиту” метамиктный Ta-U-пирохлор), его колумбитизированными разностями и колумбитом. На их долю приходится почти 92% присутствующего в руде ниобия, а остальная его часть входит в количестве 5.88-6.16 мас.% Nb₂O₅ в состав редкого Nb-рутила и рассеивается главным образом в ильмените, а также в других минералах.

Пирохлор в коре встречается в виде октаэдрических кристаллов и их фрагментов светло-серого, кремового, тёмно-бурого цветов; также отмечались почти бесцветные, полупрозрачные его разновидности. Размеры кристаллов не превышают 2-2.5 мм в поперечнике.

Результаты электронно-зондового микроанализа (анализатор JXA-8100 Superprobe, снабженный EDS детектором INCA-400) говорят о присутствии в руде двух пирохлоров, заметно различающихся по химическому составу (таблица). В основе различия лежат следующие причины. Во-первых, варьирует состав коренных пирохлоров, связанных с кальцитовыми и анкеритовыми карбонатитами (Пожарицкая, Самойлов, 1972). Во-вторых, изменение “гатчеттолита” из ранних кальцитовых карбонатитов происходит еще на поздних стадиях карбонатитообразования вследствие перекристаллизации и растворения, а также замещения поздним пирохлором. В результате, в новообразованном пирохлоре, по сравнению с “гатчеттолитом”, снижается содержание кальция и натрия, но заметно возрастает количество стронция, бария и церия (Гайдукова, 1966; Лапин, Куликова, 1989).

Химический состав (мас. %) пирохлора и колумбита

* Предельные содержания/Среднее значение.

С другой стороны, процессы выветривания в какой-то степени нивелируют химическое разнообразие пирохлоров из-за их различной устойчивости в условиях гипергенеза. Например, с наибольшей легкостью преобразуются “гатчеттолиты” и обогащенные Ta, Th, U пирохлоры (Капустин, 1973). По-видимому, именно этим следует объяснять отсутствие среди проанализированных нами пирохлоров образцов с высокими содержаниями тантала, урана и тория.

Из данных таблицы видно, что в коре выветривания Белозиминского месторождения для первичного пирохлора из карбонатитов характерны высокие содержания натрия, кальция и фтора, тогда как вторичный пирохлор из коры отличается практически полным отсутствием фтора и изменением качественного и количественного состава катионов, занимающих в пирохлоре структурную позицию А. Это выражается в существенном уменьшении содержания кальция и натрия при некотором возрастании количества церия, в еще большей степени – стронция, но, главное, в появлении бария, содержание которого в отдельных образцах достигает 8-10 мас. % BaO.

Элементы, составляющие в структуре пирохлора группу В, ведут себя по-разному. В обеих генетических разновидностях минерала близкие предельные и средние значения установлены для Nb₂O₅ и TiO₂. Содержания тантала, тория и урана подвержены существенным колебаниям, причем у многих образцов они лежат ниже предела обнаружения. В новообразованном пирохлоре, по сравнению с первичным, происходит накопление этих элементов: средние данные показывают повышение в 1.6 раза концентрации Ta₂O₅ и троекратное для ThO₂ и UO₃.

Образование в гипергенном процессе вторичного пирохлора (помимо выноса натрия и кальция при одновременном вхождении на место выщелоченных катионов стронция и бария) сопровождается его гидратацией, что суммарно приводит к увеличению параметра а_о элементарной ячейки. Если в пирохлоре коренных карбонатитов а_о равно 10.42±0.01Å, то в минералах из коры оно повышается до значений 10.52-10.53Å. При этом ряд элементов, не обладающих высшей валентностью в исходных карбонатитах, в процессе формирования коровых ассоциаций претерпевает окисление: Fe²⁺→Fe³⁺, Ce³⁺→Ce⁴⁺, U⁴⁺→U⁶⁺ (Капустин, 1973). Отметим, что присутствие шестивалентного урана в виде уранил-иона UО₂²⁺ в некоторых образцах изученных пирохлоров фиксируется в виде яркой зеленой люминесценции, возникающей под воздействием лазерного излучения с характеристической длиной волны λ_изл = 337.1 нм (аналитик В.А. Рассулов, ВИМС).

Другой минерал-концентратор ниобия − колумбит образует кристаллы разной степени идиоморфизма, достигающие размеров 2.5-3 мм. Однако в большинстве случаев он присутствует в виде мелкозернистых агрегатов, развивающихся по пирохлору. Колумбитизация начинается уже на эндогенном этапе при анкеритизации более ранних пирохлорсодержащих карбонатитов. При образовании коры этот процесс проявляется с большей интенсивностью. Колумбит, как правило, развивается по пирохлору неравномерно − по трещинам, с периферии кристаллов (возникают каймы разной мощности); нередко замещение заканчивается полными псевдоморфозами с сохранением типичных для пирохлора кристаллов октаэдрического габитуса.

Подавляющая часть анализов колумбита (n=17) показывает высокие содержания Nb₂O₅ (71.63-75.93 мас. %; в среднем 73.81 мас. %). Концентрация Ta₂O₅ в 5 из 17 этих образцов варьирует от 0.024 до 0.70 мас. %, составляя в среднем 0.072 мас. %, а в остальных лежит ниже предела обнаружения. Помимо того встречаются колумбиты (3 анализа) с пониженным количеством Nb₂O₅ (65.57-68.94 мас. %), но при этом обогащенные танталом (0.95-3.04 мас. %; в среднем 2.06 мас. % Ta₂O₅). Отметим, что все проанализированные колумбиты характеризуются невысоким количеством марганца и стронция и очень низкими содержаниями редкоземельных и радиоактивных элементов (таблица).

Коровые редкометалльные руды на отдельных участках Белозиминского месторождения содержат повышенные количества Ta₂O₅ (до 0,024-0,026 мас. %) и тогда выделяются как самостоятельный тантал-ниобиевый тип. В них тантал преимущественно концентрируется в изученных ниобатах (до 84%), причем в целом содержание тантала в пирохлоре выше, чем в колумбите (см. таблицу). Поскольку танталсодержащие пирохлоры нередко обогащены торием и ураном, то участки руд с повышенным содержанием тантала могут быть выделены радиометрическими методами.

Литература

Гайдукова В.С. О стронциевом пирохлоре и кальциевом эшините из карбонатитов / Геология месторождений редких элементов. 1966. Вып. 30. С. 72-76.

Капустин Ю.Л.   Минералогия коры выветривания карбонатитов. М.: Недра, 1973, 200 с.

Лапин А.В., Куликова И.М.  Процессы изменения пирохлора и их продукты в корах выветривания карбонатитов // Записки ВМО. 1989. Вып. 1. С. 41-49.

Пожарицкая Л.К., Самойлов В.С.  Петрология, минералогия и геохимия карбонатитов Восточной Сибири. М.: Наука, 1972, 267 с.