Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Бадделеит Азовского Zr-REE месторождения (Украинский щит)

Возняк Д.К., Черныш Д.С., Мельников В.С., Остапенко С.С.

Институт геохимии, минералогии и рудообразования им. Н.П. Семененко НАН Украины, Киев, Украина

voznyak@igmof.gov.ua, secretary@igmof.gov.ua

Азовское Zr-REE месторождение является уникальным объектом по запасам и концентрации редкоземельных элементов и иттрия, сконцентрированных преимущественно в бритолите и продуктах его замещения (Стрекозов и др., 1998; Мельников, 2005). Основной минеральной формой циркония на месторождении, расположенном в Володарском (Южнокальчицком) массиве сиенитов (Приазовского мегаблока Украинского щита), является циркон (Мельников и др., 2000). Нами установлена ещё одна его минеральная форма – бадделеит в кристаллах циркона из рудной зоны. Сам по себе факт этой находки важен, поскольку позволяет оценить генетическое соотношение между диоксидом (бадделеитом – ZrO₂) и силикатом (цирконом – Zr(SiO₄)) циркония в процессе формирования месторождения. В изверженных породах находки ростовых взаимоотношений бадделеита и циркона – чрезвычайно редки (Fernando Corfu еt al., 2003; Баянова, 2006). Они обусловлены существенными различиями в условиях их образования.

Результаты исследований и выводы. Основной примесью кристаллов циркона (по удлинению обычно 2-3 мм), является гафний (HfO₂ = 0,68, в % от массы). В других кристаллах циркона содержание (7 определений) HfO₂ иногда несколько больше (0,65–0,99 %).

Бадделеит в кристаллах циркона обнаружен в двух случаях: а) в стекле, выполняющем трещины и полости в кристалле (рис., а-в), и б) в полости первичного включения стекла (рис., г, д). Мелкие (преимущественно до 5-10 мкм) выделения бадделеита приурочены к контакту циркона со стеклом. Они встречаются как в виде одиночных (рис., б, г, д), так и густо расположенных один возле другого индивидов (рис., в).

Химический состав 4-х выделений бадделеита (рис. б) следующий (тут и в последующем анализы выполнены с использованием микроанализатора типа WD/ED Combined microanalyzer JXA – 8200, в % от массы): SiO₂ (0,73-11,42), ZrO₂ (72,56-91,15), HfO₂ (0,76-1,20), Al₂O₃ (0,50-7,10), FeO (0,44-1,40), MgO (0,04-0,19), CaO (1,99-3,44), Na₂O (0,02-0,53), Y₂O₃ (0,93-1,25), REE₂О₃ (1,27-2,04), сумма (97,58-100,47). Непостоянство анализов минерала обусловлено его малыми размерами и влиянием на него состава матрицы (стекла). В больших выделениях бадделеита (рис. г,) содержание ZrO₂ возрастает до 94,15 %. Основные примеси представлены: HfO₂ = 1,02; REE₂O₃ = 1,86; Y₂O₃ = 0,27, FeO = 0,34;CaO = 0,16, TiO₂ = 0,22 %.

Рис. Бадделеит в цирконе Азовского Zr-REE месторождения.

а-в – СЭМ-изображение кристалла циркона. а – общий вид; б – деталь А (а); в – деталь В (а). Сканирующий микроскоп JSM-6700F. ИГМР НАН Украины.

г-д – в первичном включении экспериментально закалённого при 1250 °С стекла. Изображения соответственно во вторичных и отражённых электронах. Микроанализатор типа WD/ED Combined microanalyzer JXA – 8200. ЦТО НАН Украины. Обозначения: zr – циркон; gl – стекло; bd – бадделеит.

По данным 3-х химических анализов стекло (рис., б) характеризуется низким содержанием SiO₂ (43,24-46,03 %), повышенной концентрацией ZrO₂ (2,95-3,13 %). Концентрация других компонентов следующая: HfO₂ (0,00-0,08), Al₂O₃ (24,78-27,00), FeO (4,02-4,73), MgO (0,48-0,53), CaO (9,16-11,11), Na₂O (1,51-1,72), Y₂O₃ (0,56-1,25), REE₂O₃ (1,54-3,39), P₂O₅ (0,36-1,70), сумма (94,35-94,81 %). Большие значения ZrO₂ (4,09-4,47 %) характерны для экспериментально закалённого стекла первичного включения (рис., г), претерпевшего нагрев до 1250 °С на протяжении более 10 часов. Его химический состав по данным 3-х анализов имеет необычный состав: SiO₂ (33,10-33,84), HfO₂ (0,00-0,07), Al₂O₃ (12,85-13,36), FeO (1,64-1,76), MgO (0,04-0,06), CaO (22,65-23,59), Na₂O (0,02-0,04), Y₂O₃ (0,58-0,64), REE₂O₃ (5,52-6,39), P₂O₅ (11,67-11,92), сумма (94,14-94,68 %). Повышенные количества СаО, Р₂О₅ и редкоземельных элементов, вероятнее всего, указывают на растворение в расплаве включения апатита, находящегося в его полости в качестве минерала-спутника (ксеногенной фазы), при нагреве кристалла циркона до температуры, превышающей температуру консервации включения.

Бадделеит Азовского месторождения моложе циркона. Он сформировался в результате воздействия на циркон силикатного расплава с низким содержанием SiO₂, отличающегося высокими РТ-параметрами. Они определяются высокотермобарическими потоками СО₂-флюида (Voznyak et al., 2010). Аналогичные флюидные потоки проявились и на других регионах УЩ (Возняк, Павлишин, 2006): при формировании Майского месторождения золота, литиевых пегматитов Кировоградского мегаблока, камерных пегматитов Волыни.

Поскольку масса породы, прогретой по системе трещин потоками жидкого СО₂-раствора до высоких температур, мала, то прекращение поступления флюидных потоков сопровождается быстрым её остыванием до температуры вмещающих пород. При большой скорости охлаждения силикатный расплав образует естественно закалённое стекло с образованием мелких выделений бадделеита в кристалле циркона. Кроме того, поскольку первичное включение стекла (рис., г) в цирконе до нагрева почти не просвечивало, то нет уверенности в том, что установленный в нём, бадделеит не является продуктом экспериментального нагрева включения.

Известно, что в недосыщенных кремнезёмом основных породах и карбонатитах бадделеит является как более ранним, так и более поздним относительно циркона минералом: его зёрна встречаются как внутри кристаллов циркона, так и на их поверхности. Бадделеит из циркона кимберлита за формой выделения и способом образования близок до установленного на Азовском месторождении. Гранные формы индивидов бадделеита и большая их величина в цирконе из кимберлита (Fernando Corfu et al., 2003, рис. 11 (фото 8-10)) указывают на значительно меньшую скорость его охлаждения (и кристаллизации) по сравнению с каплевидными мелкими образованиями бадделеита Азовского месторождения. И этому обстоятельству имеются веские основания: в кимберлитовом теле масса вещества с высокой температурой, несоизмеримо больше массы породы Азовского месторождения, прогретой по системе трещин до высоких температур потоками СО₂-флюида. Они, на наш взгляд, отвечают начальным продуктам дегазации базитового расплава на конечном этапе тектоно-магматической активизации района.

Литература:

Баянова Т.Б. Бадделеит – перспективный геохронометр щелочного и базитового магматизма. Петрология. 2006. Т. 14. № 2. С. 203─216.

Возняк Д.К., Павлишин В.И. Высокотермобарические потоки СО₂-флюида и минералообразование (на примере Украинского щита). Материалы международного симпозиума, Современные методы исследований и перспектива использования включений минералообразующих сред в науке и практике «APIFIS-III». Узбекистан, Ташкент, 1-4 ноября. Ташкент. 2006. С. 101-106.

Мельников В.С. Генетическая модель Азовского месторождения. Збірник наук. праць Укр. держ. геологорозв. ін-ту. 2005. №1. С. 92─100.

Мельников В.С., Возняк Д.К., Гречановская Е.Е., Гурский Д.С., Кульчецкая А.А., Стрекозов С.Н. Азовское цирконий-редкоземельное месторождение: минералогические и генетические особенности. Минерал. журн. 2000. Т. 22. № 1. С. 42─61.

Стрекозов С.Н., Васильченко В.В., Гурский Д.С., Пожарицкая Л.К., Волкова Т.П. Геологическое строение и характер оруденения Азовского месторождения. Мінер. ресурси України. 1998. № 3. С. 6─9.

Fernando Corfu, John M. Hanchar, Paul W.O. Hoskin, Peter Kinny. Atlas of Zircon textures. Atlas of Zircon Textures.  Reviews in Mineralogy and Geochemistry; January 2003. V. 531. Р. 469─500.

Voznyak D.K., Melnikov V.S., Chernysh D.S., Ostapenko S.S. Influence of CO₂-fluid flows on forming of Azov Zr-REE deposit (Ukrainian Shield) // 3^rd Biennial Conference of Asian Current Research of Fluid inclusions (ACROFI III) and 14^th International Conference on Thermobarogeochemistry (TBG XIV) 15-20 Septembre 2010. Novosibisrsk. Russia. P. 260─261.