Мезоархейские субщелочные гранитоиды и связанное с ними редкоземельное-уран-ториевое оруденение в Приазовском мегаблоке Украинского щита

Сёмка В.А., Пономаренко А.Н., Бондаренко С.Н., Донской Н.А., Сёмка Л.В.

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

Известные к настоящему времени ториево-редкометалльные месторождения отчетливо обнаруживают пространственную и генетическую связь со щелочными и субщелочными породами различных формаций (Кичурчак, 1991). Генетические их типы весьма разнообразны и формируются они на всех этапах развития постмагматического процесса, начиная с раннего пневматолито-гидротермального и кончая поздним, средне- и низкотемпературным. Конкретный тип ториево-редкометалльных месторождений определяется сочетанием четырех факторов: типом формаций материнских щелочных пород, с которыми генетически связаны месторождения, положением минерализации в общем ходе постмагматического процесса, вмещающими породами и сочетанием тех или иных полезных ископаемых. Выделяется три формации щелочных пород, с которыми связаны резко отличающиеся между собой типы постмагматических ториево-редкометалльных месторождений. К ним относится формация ультраосновных щелочных пород, с которой пространственно и генетически связаны карбонатитовые месторождения, формация щелочных и нефелиновых сиенитов и, наконец, формация субщелочных и щелочных гранитов, граносиенитов и сиенитов.

Постмагматические ториево-редкометалльные месторождения приурочены главным образом к жестким консолидированным участкам земной коры. Они встречаются в краевых частях щитов, древних платформ, срединных массивов, а также в краевых частях зон ранней консолидации складчатых поясов. Характерной особенностью геологических условий формирования большинства постмагматических ториево-редкометалльных месторождений является тесная пространственная связь с материнскими интрузивами. Месторождения наиболее часто располагаются в зоне эндоконтакта интрузивов, реже в их экзоконтакте на незначительном удалении от него.

Редкоземельно-уран-ториевые (TR-U-Th) месторождения являются характерными образованиями для юго-западной части Ингульского мегаблока Украинского щита (Белевцев, 1995; Сёмка, 2008), хотя в последние годы впервые открыто TR-U-Th рудопроявление и в Волынском мегаблоке (Сёмка, 2006). Общей чертой этих месторождений является пространственная связь с субщелочными аплит-пегматоидными гранитами зон палеопротерозойской тектоно-магматической активизации и штокверковый характер богатых руд, представленных минералами U, Th, Zr, Mo, Bi. Типоморфными рудными минералами являются уранинит (бреггерит), циркон, монацит, торит, молибденит, висмутин и самородный висмут. Возраст уранового оруденения составляет в среднем 2000 млн лет.

В последние годы разведано Дибровское TR-U-Th месторождение в пределах зоны сочленения северо-западной части Западно-Приазовского блока с Днепровско-Донецкой впадиной (Сёмка, 2009; Кичурчак, 1991). В геоструктурном плане Дибровская брахисинклиналь расположена в северной части Волчанского тектонического блока. В Дибровской брахисиклинали выделяется два гранитных купола северный и южный. Северный купол овальной формы, размером 300х400 м, вытянутый в субмеридиональном направлении. Южный купол имеет значительно большие размеры, вытянут в субширотном направлении. Контакты гранитных массивов с вмещающими породами резкие и активные. Южный купол значительно больше эродированный и разбит разломами субширотного простирания, а вмещающими породами для него есть плагиомигматиты мезоархейского шевченковского комплекса. Северный купол наименее эродированный, а вмещающими породами для него являются метаморфические породы мезоархейской каинкулацкой толщи. Именно в северном экзоконтакте этого купола и локализовано TR-U-Th месторождение. По химизму аплит-пегматоидные граниты Дибровского типа очень близки к мезоархейским гранитам мокромосковского типа и палеопротерозойским гранитам январского и краснокутского типа. Главным их отличием является повышенное содержание щелочей (9,4%) и более высокий коэффициент агпаитности (0,7), что позволяет их отнести к субщелочному типу, характерному для гидротермальных средне- и низкотемпературных TR-U-Th месторождений (Невский, 1972).

Для выяснения возраста как вторичных кварцитов, так и аплит-пегматоидных гранитов Дибровского типа, нами были проведены исследования цирконов на масс-спектрометре «Element-2» в Бристольском университете (Великобритания). В результате этих исследований однозначно установлен мезоархейский возраст (средние значения) аплит-пегматоидных гранитов (3296±22 млн. лет), аплитов (3171±53 млн. лет) и развивающихся по ним рудоносных кварцитов (2906±170 млн. лет).

Установлено, что минимальными содержаниями U и Th в породах Дибровского участка обладают мезоархейские метаморфизованные вулканогенно-осадочные образования кайинкулакской толщи, залегающие в обрамлении Дибровского слабоэрродированного гранитного купола. В этих породах средние содержания урана изменяются в пределах 2-5 г/т, а тория – 2-12 г/т. В аплит-пегматоидых гранитах средние содержания урана составляют 12 г/т, а тория – 16 г/т, т.е. превышают в 2-4 раза. Соответственно увеличивается содержание урана и тория в посмагматических фациях гранитов, обогащенных калием и летучими, аплитах (U 16 г/т, Th 31 г/т) и пегматитах (U 27 г/т, Th 87 г/т). И наиболее высокие содержания (U 418 г/т, Th 591 г/т) установлены во вторичных кварцитах, образующихся при процессах кислотного выщелачивания аплитов и пегматитов. Минералами – концентраторами U и Th являются монацит, настуран и браннерит.

Редкоземельные элементы в рудоносных вторичных кварцитах представлены цериевой группой. За данными масс-спектрометрических определений суммарное содержание лантаноидов колеблется в пределах от 0,45 до 2,25 % при среднем содержании 1,06 %. Содержание редкоземельных элементов цериевой группы в них составляет около 98 %, и всего лишь 2% составляют редкие земли иттриевой группы.

Как показали результаты спектральных исследований, сопутствующими элементами-индикаторами TR-U-Th оруденения в породах являются Nb, Pb, Mo, Bi, Cu, Zn и Sn которые в гранитах, аплитах, пегматитах и вторичных кварцитах в десятки раз превышают кларк для пород Приазовского мегаблока Украинского щита.

В отношении петрохимических особенностей аплит-пегматоидных гранитов Дибровского типа следует отметить следующее. По химизму они очень близки к мезоархейским гранитам мокромосковского типа и палеопротерозойским гранитам январского и краснокутского типа. Главным их отличием является повышенное содержание щелочей (9,4 %) и более высокий коэффициент агпаитности (0,7), что позволяет их отнести к субщелочному типу, характерному для гидротермальных средне- и низкотемпературных TR-U-Th месторождений (Невский, 1972).

Для ранних фаз аплит-пегматоидных гранитов Дибровского типа характерен двуполевошпатовый состав и незначительное преобладание натрия над калием (K₂O/ Na₂O=0.9). В породах поздних фаз (пегматиты и аплиты) увеличивается общая щелочность (10,4 %) за счет увеличения количества калия при процессах микроклинизации (K₂O/Na₂O=3,5). При процессах кислотного выщелачивания аплитов и пегматитов, из последних выносятся щелочи, магний и железо (за счет серицитизации биотита), которые фиксируются в виде маломощных жильных тел, сложенных на 70-80 % биотитом, в котором установлены повышенные содержания лития и фтора. Титан при разрушении биотита фиксируется во вторичных кварцитах в виде рутила, по которому развивается браннерит. Устанавливается прямая корреляционная связь между содержаниями U и Th, степенью кремнекислотности (SiO₂/Al₂O₃), железистости (Fe₂O₃/ FeO) и содержанием TiO₂ в рудоносных вторичных кварцитах.

Приведенные минералого-петрографические и изотопно-геохимические данные показывают, что впервые для докембрия Украинского щита установлен новый генетический тип комплексного TR-U-Th оруденения в мезоархейских субщелочных гранитах западной части Приазовского мегаблока, связанный с формацией вторичных кварцитов. Месторождение приурочено к экзоконтактовой части слабоэрродированного гранитного массива, имеющего штокообразную форму с крутыми контактами и овальным поперечным сечением. Рудные тела расположены в северной части массива и приурочены к контролирующим их кольцевым разломам, образующимся в процессе остывания гранитной магмы.

Литература:

Белевцев Я.Н., Коваль В.Б. Генетические типы и закономерности размещения урановых месторождений Украины. К: Наук. думка, 1995. 396 с.

Кичурчак В.М., Бойко А.З, Берзенин Б.З. О разрезе сачкинской свиты центрально-приазовской серии в северном обрамлении Дибровской структуры (Западное Приазовье) // Геол. журн. 1991, №4. С.101-107.

Невский В.А. Геология постмагматических ториево-редкометальных месторождений. М.: Атомиздат. 1972. 408 с.

Сьомка В.О., Іванов Б.Н. и др. Петрогеохімічні особливості рідкісноземельно-торій-уранових центральної частини Українського щита і проблеми їх генезису // Мінерал. журн. 2008. Т. 30. №1 С. 94-103.

Сьомка В.О., Бондаренко С.М. та ін. Новий рудопрояв калій-уранової формації в Кочерівській тектонічній структурі (Північно-Західний район Українського щита // Мінерал. журн. 2006. Т. 28. №4. С.59-75.

Сёмка В.А., Пономаренко А.Н., Бондаренко С.Н.. Новый генетический тип редкоземельно-уран-ториевого оруденения в Украинском щите / Тез. докл. междунар. науч.-практ. конфер. «Особенности развития минерально-сырьевой базы урана Украины, его добыча и обогащение» (Уран-2009) (15-17 сентября 2009). Киев. 2009. С. 76-78.