|
2011 |
| |||||||||||||||
|
Тезисы международной конференции |
Abstracts of International conference |
||||||||||||||
|
Редкометальный потенциал щелочных магм Когарко Л.Н. ГЕОХИ РАН, kogarko@geokhi.ru Москва, Россия
Среди магматических формаций мира щелочные породы, включая карбонатиты, обладают самым высоким рудным потенциалом на редкометальное сырье. Около 95% магматического стронция, церия, ниобия, тантала, циркония и гафния приурочено к различным формациям щелочных пород и карбонатитов. Например, весь международный рынок ниобия контролируется месторождениями, связанными с карбонатитами. Россия занимает одно из первых мест в мире по распространенности щелочного и карбонатитового магматизма и связанного с ними редкометального оруденения. Многие щелочные агпаитовые интрузии характеризуются магматической расслоенностью, с которой связаны рудные горизонты редкометального сырья (массив Илимауссак: прослои эвдиалита и стенструпина - источников циркония, гафния и урана; Ловозерский массив: лопаритовые руды образуют рудные горизонты, концентрирование эвдиалита приурочено к расслоенному эвдиалитоносному комплексу. Для выявления механизма формирования редкометальных руд нами был исследован состав главных рудных минералов: лопарита и эвдиалита Ловозерского суперкрупного месторождения в вертикальном разрезе. Стратиграфически вверх по разрезу лопарит обогащается Sr, Nb, Ta и Th и обедняется Ca, Ti, REE. Самые высокие содержания ниобия и тантала в лопаритовых рудах отмечаются в верхней зоне Ловозерского массива, что делает эту зону наиболее перспективной на ниобиевое и танталовое оруденение. Наиболее высокие содержания редких земель, титана и кальция обнаруживаются в нижней части разреза, что делает эту зону наиболее перспективной на титановое и редкоземельное оруденение. В вертикальном разрезе эвдиалитоносного комплекса отмечается рост содержаний железа и хлора – такая же закономерность отмечается и для эвдиалитов Илимауссакского массива. Наличие скрытой расслоенности в рудных минералах Ловозерского месторождения говорит о магматическом генезисе редкометальных руд аналогичным другим расслоенным интрузиям, например, Бушвельду, Стиллуотеру и др. Детальные исследования петрографии и минералогии суперкрупного редкометального Ловозерского месторождения показали, что смена форм выделения лопарита – главного минерала концентратора ниобия, тантала а также редких земель (и времени его кристаллизации), представляет собой новый геохимический критерий рудоносности щелочных магм на редкоэлементное оруденение. Рудоносными зонами на редкометальное сырье гигантской Ловозерской интрузии являются только те, которые содержат ранний идиоморфный лопарит (верхняя зона дифференцированной интрузии мощностью до 1350 м). Самая нижняя зона Ловозерской интрузии (мощностью около 870 м), которая характеризуется поздним ксеноморфным лопаритом, не перспективна на редкометальное сырье Таким образом, необходимым условием появления магматических редкометальных месторождений кумулятивного типа является ранняя котектическая насыщенность расплава в отношении рудного минерала. В этом случае отмечается идиоморфизм рудных минералов. Если концентрация рудного компонента значительно ниже котектической, то кристаллизация рудного минерала будет осуществляться на поздних стадиях в малом объеме интерстициального расплава, когда явления конвектино-гравитационной дифференциации и сегрегации минеральных фаз затруднены, что приведет к рассеиванию рудных компонентов в виде ксеноморфных выделений акцессорных минералов. Отсюда можно также сделать вывод о том, что крупнейшая в мире щелочная одновозрастная Хибинская интрузия не перспективна на лопаритовое сырье, так как исходная щелочная магма Хибинского комплекса не насыщена в отношении лопарита на ранних этапах: лопарит встречается в основном в пегматитах и реже в виде интерстициальных фаз. Наличие скрытой расслоенности в отношении лопарита говорит о закрытом характере эволюции ультращелочной магмы, протекавшей в огромном магматическом очаге. Эти выводы хорошо согласуются с нашими изотопными данными (Kogarko et al, 2010), показавшими чисто мантийные источники гигантских щелочных интрузий Кольского полуострова без процессов контаминации коровым материалом. Согласно нашим исследованиям щелочной магматизм и связанные с ним суперкрупные редкометальные месторожления, а также карбонатиты возникли на рубеже 2.5 – 2.8 млрд. лет, и в процессе эволюции Земли происходило непрерывное нарастание их активности. (Рис) Кимберлиты, так же как и калиевые щелочные породы, появились на Земле значительно позже: на рубеже 2000-1400 млн. лет, их интенсивность также возрастала в течение геологического времени. (Рис) Появление щелочных пород и карбонатитов на границе архей - протерозой совпало с целым рядом крупных событий на Земле. Большинство авторов именно с этим рубежом связывают смену геодинамического режима нашей планеты: к тектонике плюмов присоединилась тектоника плит. На этом этапе развития Земли возникла кислородная атмосфера, произошло окисление океанических осадков. В качестве геохимического следствия глобальной дегазации субдуцированного материала и высвобождения окисленного флюида (воды и углекислоты) произошло окисление мантии и начался крупномасштабный метасоматоз мантии, ведущий к возникновению обогащенных редкими и рудными элементами резервуаров, щелочных пород, карбонатитов и позже кимберлитов. Более позднее появление наиболее глубинных щелочных пород - кимберлитов в истории Земли, по всей вероятности, связано с формированием континентальных кратонов и утолщенной зрелой литосферы (необходимых условий для генерации кимберлитов) на более поздних этапах развития нашей планеты. Одной из интересных проблем является тот факт, что интенсивность кимберлитового магматизма растет в геологическом времени, а алмазоносность этих пород падает. (Рис) Развиваемая нами модель непрерывного окисления мантии в истории Земли позволяет предполагать, что с ростом окислительного потенциала мантийного субстрата алмазы становились неустойчивой фазой - они «выгорали», и алмазоносность кимберлитов уменьшалась. Сейчас принята модель генезиса кимберлитов в результате метасоматического взаимодействия мантии с высококалиевыми щелочными флюидами. При подъеме мантийного диапира с глубин порядка 660 км Са-перовскит становиться неустойчивой фазой и в ходе реакции с магнезиальным перовскитом и феррипериклазом возникают маджорит, рингвудит и, при дальнейшем падении давления, вадслеит. В ходе этого процесса только часть калия переходит в маджорит, так как коэффициент распределения калия в Са перовските в 26 раз превышает эту величину для маджорита. Остальная часть калия, по-видимому, остается вне кристаллических решеток минералов, слагающих эту зону мантии. Исходя из соотношения величин коэффициентов распределения калия в Са перовските и маджорите, можно определенно утверждать, что термодинамическая активность К2О в системе возрастает более чем на порядок при переходе ассоциации магниевый и кальциевый перовскит-феррипериклаз в парагенезис маджорит-рингвудит. Таким образом, создаются условия для перехода калия в расплав либо флюид на границе нижней и верхней мантии (около 660 км). Отделившиеся флюиды будут мигрировать в верхние структурные этажи мантии и производить метасоматическую проработку вмещающих пород, и приводить к генерации кимберлитов.
Литература: Когарко Л.Н. Проблемы генезиса гигантских редкометальных месторождений Кольского полуострова // Российская Арктика: Геологическая история, Минерагения, Геоэкология. С-П: 2002. С. 773-788. Kogarko L.N., Lahaye Y., Brey G. Plume-related source of superlarge rare metal deposits from Lovozero and Khibina massifs on the Kola Peninsula, Eastern part of Baltic Shield: Sr, Nd and Hf isotope systematics// Min Petrol. 2010. V. 98. P. 197-208. |
||||||||||||||||