2011

Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Гранитоиды Приполярного Урала (Кулемшорский массив) и связанная с ними

редкометалльно-редкоземельная минерализация

Удоратина О.В.*, Варламов Д.А.**, Капитанова В.А.*

* Институт геологии КНЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия; ** Институт экспериментальной минералогии РАН, Черноголовка, Россия.

udoratina@geo.komisc.ru

Редкометалльная минерализация на севере Урала наиболее часто связана с проявлениями гранитоидного магматизма. Кулемшорский гранитный массив позднекембрийского возраста, большинство пород которого содержат большое количество минералов Zr, Nb, U+Th, REE, Ti, является типичным представителем подобного магматизма. Минерализация представлена совокупностью ильменит-магнетит-титанитовой рудной ассоциации в сопровождении циркона, алланита, апатита, а также целого ряда более поздних минералов Y, REE, Nb, U, Th.

Гранитоиды Кулемшорского массива расположены в верховьях р. Торговая на Приполярном Урале. Массив является самым южным выходом крупного Торговского массива, вскрытого в пределах южной части Ляпинского мегаантиклинория Центрально-Уральского поднятия.

Большинство исследователей относят породы массива к сальнерско-маньхамбовскому гранодиорит-гранитному комплексу. Гранитоиды прорывают зеленосланцевые метаморфиты саблегорской свиты (R-G₁sb), в западной части наблюдаются четкие интрузивные контакты, в восточной части контакт тектонический. Породы массива перекрываются нижнеордовикскими отложениями тельпосской свиты (O₁tl), последние в изобилии содержат продукты разрушения гранитоидов. Гранитные тела конформны вмещающим отложениям.

Массив многофазен, основная его часть сложена крупнозернистыми, часто гнейсовидными и порфировидными, биотитовыми и двуслюдяными гранитами, отмечается наличие гранодиоритов и тоналитов, относимых к гибридным породам фации эндоконтактов, жильные породы представлены дайками метадолеритов и аплитов. Температура формирования пород по ряду методов оценивается в 535-600°С, по совокупности признаков породы массива формировались в гипабиссальных условиях и, в общем, близки производным сухих гранитоидных магм.

Авторами опробованы гранитоиды южного окончания массива (в верховьях р. Морт-Кулем-Шор, бассейн р. Торговая) и так называемые метаграниты (измененные альбитизированные граниты), обогащенные U-Th минерализацией. Вкрест простирания рудной зоны по профилям, с расстоянием между ними в 250 м, были отобраны пробы с шагом 100 м, для исследований выбраны только гранитоиды, метаморфиты в выборку не включены.

Гранитоиды (гранодиориты и граниты) имеют светло-серую окраску, такситовую гнейсоватую текстуру и средне-крупнозернистую структуру. Текстурные неоднородности обусловлены линейным расположением темноцветных минералов.

Гранодиориты имеют среднекрупнозернистую бластогранитную и порфировидную структуру, с участками сохраненной гранитной, гипидиоморфнозернистой. Порода сложена (в об. %) плагиоклазом (An_1-45), (андезин, олигоклаз, альбит) – 30, кварцем – 20-25, пертитовым калиевым полевым шпатом – менее, хлоритизированной роговой обманкой – до 20, биотитом – до 10. Вторичные минералы представлены альбитом, хлоритом, эпидотом и цоизитом, их содержание может достигать 20 об. %.

Граниты характеризуются средне-крупнозернистой бластогранитной структурой с участками сохранившихся гранитной и графической. Минеральный состав представлен (об. %) плагиоклазом (олигоклаз, альбит – An_3-16) – 15–40, кварцем – 20–40, микроклин-пертитом – 20–40, биотитом – <10, мусковитом – 1. Вторичные минералы представлены стильпномеланом, серицитом, хлоритом и эпидотом.

Альбитизированные разности гранитов с вкраплением рудных минералов характеризуются средне-крупнозернистой гранитовой, порфировидной, бластогранитной структурой с участками сохранившейся гранитной, графической и новообразованной гранобластовой. Минеральный состав представлен (об. %) плагиоклазом (олигоклаз, альбит – An_3-16) – до 20, кварцем – 30, микроклин-пертитом – 40, биотитом – 1, мусковитом – 1, рудные (акцессорные) до 5. Наблюдаются новообразованный эгирин и альбит.

Основные акцессорные минералы представлены алланитом, титанитом, цирконом, (фтор)апатитом, гранатом, эпидотом, большинство из которых имеет отчетливую зональность. Широко развиты рудные минералы – магнетит (редко Ti-магнетит) и Mn-ильменит; вторичные представлены стильпномеланом, серицитом, хлоритом и эпидотом. Характерно совместное нахождение магнетита и ильменита.

В породах слагающих рудное поле отчетливо проявлен динамометаморфизм, что выражено в катаклазе, а нередко и милонитизации пород. На наш взгляд это является определяющим для локализации оруденения. Микроструктура пород меняется от графических, гранитных до структур, в которых проявлен начальный катаклаз, и далее – до сильно катаклазированных, вплоть до структур, показывающих начальную милонитизацию.

Метасоматически измененные разности (катаклазированные граниты) альбитизированы, в межкатаклазовом матриксе совместно с кварц-альбитовым агрегатом наблюдается развитие эгирина, биотита, зонального алланита, новообразованного циркона, Mn-ильменита (вплоть до пирофанита), часто замещаемого титанитом. В качестве второстепенных по данным микрозондового анализа диагностирован целый ряд минералов редких, редкоземельных и радиоактивных элементов: торит, эшинит(Y,Ca,Fe,Th)(Ti,Nb)₂(O,OH)₆, фергусонит (YNbO₄, в том числе обогащенный Yb и Dy), иттриалит(Y,Th)₂Si₂O₇, ксенотим, монацит, бастнезит(Y,TR)(CO₃)F, синхизит Ca(Y,TR)(CO₃)₂F, кальциоанкилит(Ca,Sr)(Ce,TR)₃(CO₃)₄(OH)₃·H₂O, браннерит(U,Y,TR)(Ti,Fe)O₆, поликраз(Y,Ca,Ce,U,Th)(Ti,Nb)₂O₆, колумбит, ниобистый рутил, бадделеит. Большинство иттриевых минералов содержат значительные примеси тяжелых REE иттровой группы (Dy, Yb – до 8-12 мас.% TR₂O₃). Кроме того, предварительно диагностированы (требуют доизучения) геренит-(Y) Ca₂Y₃Si₆O₁₈·2H₂O, кайсикхит-(Y) Ca₃(Yb,Er)Y₄Si₈O₂₀(CO₃)₆(OH)·7H₂O, торианит, разные фосфато-силикаты тория, ванадийсодержащий (до 3% V₂O₅) эпидот. К первичным могут быть отнесены часть ниобиевых минералов (встречающиеся обычно в виде включений в ильмените – фергусонит, колумбит, Nb-рутил), большая часть торита (включения в первичном цирконе), монацит и ксенотим. Основная же часть указанных минералов носит явно наложенный характер – выделяется в виде каемок и оторочек, заполнения трещин акцессориев и межзерновых пространств. Образованы они, скорее всего, в результате преобразования первичных акцессориев – алланита, титанита, апатита, циркона под воздействием позднейшего натрово-углекислотного метасоматоза. Большинство первичных акцессорных минералов (особенно их центральные зоны) содержат значительные примеси REE (апатит, алланит, даже титанит – до 3–5 мас. % Y₂O₃+REE), тория (алланит, циркон), стронция и фтора (апатит) и их разрушение или преобразование высвобождает редкие земли, торий, уран, а также фтор, что ведет к формированию позднего парагенезиса редкоземельных и торий-урановых минералов. Для части пород свойственна иттриевая (+тяжелые REE иттриевой группы) специализация, причем иттрий и HREE концентрированы в первичных титаните, апатите, менее – в алланите. Их метасоматическое преобразование формирует комплекс иттриевых минералов (иттриалит, поликраз, кайсикхит, геренит, вторичные фергусонит и ксенотим и т.п.). Алланит (центральные части) и апатит являются основными концентраторами легких REE (+стронция) на магматической стадии и их разрушение/преобразование ведет к формированию редкоземельных (фтор)карбонатов типа кальциоанкилита, синхизита и бастнезита, вторичного монацита. Ториевые фазы (иногда встречающиеся в виде оторочек по циркону), скорее всего, образованы при разрушении первичного высокоториевого циркона и включений торита в нем. Урановые фазы (в отличие от ториевых) в целом нехарактерны для массива и встречены только в некоторых разновидностях гранитов, что, возможно, связано с локальными концентрациями урана на завершающих стадиях формирования гранитоидов.

Петрохимически породы характеризуются широким изменением количества кремнезема от 67 до 77 мас. % и невыдержанной глиноземистостью (Al₂O₃ – от 11 до 16 мас. %). Граниты разделяются на две группы, тяготеющие по содержанию глинозема (в мас. %) либо к 11 либо к 16, в четкой зависимости от этого параметра находится и агпаитовый индекс. На графике Al₂O₃–SiO₂ точки составов не образуют изолированных полей и формируют единый тренд, с увеличением кремнекислотности глиноземистость уменьшается.

Гранитоиды относятся к породам субщелочного ряда (Na₂O+K₂O) – около 8 мас. % и характеризуются калинатровой спецификой. Породы массива по своим субстратным характеристикам соответствуют гранитам A-типа. На диаграммах, используемых для геодинамических реконструкций, точки составов располагаются в фигуративном поле внутриплитных гранитов.

По отношению к кларкам элементов в кислых породах в исследуемых гранитах содержаниями выше кларкового характеризуются HREE, Th, Hf, Se, As, Sb, U, Zr, Y, Ni; ниже кларкового – Rb, Sr, Cr, Ba, Br, Ta, F.

Для пород характерно обогащение крупноионными литофильными элементами. В нормированных (на значения верхней коры) линиях спектров выделяются образцы с высоким содержанием рудных компонентов. Изменения спектров РЗЭ образцов также объясняются нами высоким содержанием в них минералов, содержащих редкоземельные элементы. В целом изученные породы характеризуются невысоким содержанием РЗЭ и умеренно дифференцированным распределением легких РЗЭ относительно тяжелых, что отражает низкая величина отношения (La/Yb)_N равная в среднем 6. Наблюдается незначительная отрицательная европиевая аномалия (Eu/Eu* – 0.37).

Полученные новые геохимические данные по содержащим редкометалльную минерализацию гранитоидам Кулемшорского массива позволяют предположить природу их возможного субстрата, а также определить их геодинамическую позицию. Гранитоиды Кулемшорского массива по петролого-геохимическим характеристикам принадлежат известково-щелочной магматической серии и соответствуют группе А-гранитов. Возраст гранитов – позднекембрийский, соответствующий началу палеозойского рифтогенеза в истории Приполярного Урала. Граниты содержат обильные первичные акцессорные минералы с повышенными содержаниями Zr, Nb, Y, HREE, Th+U и др., возможно именно благодаря этому граниты относятся к А-типу. Приуроченная к гранитоидам специфичная редкометалльная минерализация – несомненно более поздняя относительно времени формирования гранитоидов, т.к. отчетливо проявлен катаклаз гранитов, но насколько поздняя – вопрос остается открытым. Возможно, позднее произошло лишь перераспределение рудного вещества. Парагенетически рудная минерализация связана с гранитами, генетически – с процессами наложенного натрового (+углекислотного) метасоматоза развивающимися по зонам катаклаза.

Исследования проводятся при финансовой поддержке интеграционного проекта 09-С-5-1017, грантов РФФИ 09-05-00991, 11-05-01087