2014

Минералы гр. пирохлора из щелочных пегматитов протерозойского массива Елетьозеро, Карело-Кольская провинция

Сорохтина Н.В.¹, Беляцкий Б.В.², Кононкова Н.Н.¹, Антонов А.В.²

¹ГЕОХИ РАН, Moscow, nat_sor@rambler.ru; ²ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург

Щелочные пегматиты протерозойского массива Елетьозеро являются поздними дифференциатами щелочных расплавов и завершают формирование комплекса нефелиновых сиенитов, развитого в центральной части массива. Согласно полевым наблюдениям (Богачев и др., 1963, Кухаренко и др., 1969) пегматиты широко распространены в массиве, их жилы и жильные поля в большинстве случаев внедряются по системе поздних тектонических трещин интрудируют чаще габброиды, реже сиениты. Тела пегматитов в свою очередь рассечены дайками бостонитов (Кухаренко и др., 1969). Отмечается сильный метасоматоз - альбитизация вмещающих пегматиты габброидов, нефелиновых сиенитов и самих щелочных пегматитов. По структурно-текстурным признакам пегматиты можно подразделить на 3 типа – трещинные, сингенетические и гибридные. Минеральный состав всех типов близкий, среди главных минералов описаны микроклин, плагиоклаз, нефелин, из второстепенных – гр. амфиболов, пироксенов, слюд, апатита, титанит, магнетит. Редкометальная минерализация во всех типах пегматитов является поздней, метасоматического генезиса, и представлена минералами гр. пирохлора, цирконом, алланитом-(Се), торитом, торианитом, колумбитом, ферсмитом, натрониобитом (Кухаренко и др., 1969).

Исследованы зерна пирохлора, выделенные из тяжелой минеральной фракции пегматитов, вскрытых в ЮВ части массива Елетьозеро в зоне развития крупнозернистого габбро около возвышенности Суривара (Путинцева и др. 2002). Окраска зерен и октаэдрических кристаллов пирохлора коричневая, различной насыщенности, по-видимому, из-за мельчайших включений галенита, распространённых по всему зерну, также в виде включений часто встречаются циркон - игольчатые кристаллы или вытянутые цепочки зерен неправильной формы, флюорит – цепочки каплевидных включений (рис.1). Вместе с флюоритом во включениях установлены (Ca, Sr, REE)- карбонаты, барит, сложный оксид Nb с содержанием ниобия выше, чем у пирохлора. В краевых зонах и по трещинам пирохлор выщелачивается, с поверхности часто развивается алланит-(Се) (рис.1). Ранее (Кухаренко и др., 1969) описан псевдоморфоз натрониобита, фесмита и колумбита по пирохлору, нами в виде тонких каемок по пирохлору встречен минерал близкий по составу к ферсмиту.

Химический состав и внутренняя неоднородность зерен пирохлора изучались нами на микрозонде CAMECA SX-100 и Jeol JSM 64804LV. Было установлено, что минералы гр. пирохлора Елетьозерского массива из одного парагенезиса однородны и не обладают ростовой зональностью, для них характерна только вторичная зональность, связанная с наложенными процессами выщелачивания (Рис.1, 2, Табл).

Согласно классификации Hogarth (1977) все составы изученного минерала принадлежат подгруппе пирохлора, неизмененные участки которого отвечают обычной кальциевой разновидности, измененные – катион-дефицитному пирохлору. Согласно современной классификации (Atencio et al., 2010, Christy & Atencio, 2013) общая кристаллохимическая формула минералов группы пирохлора - A_2-mB₂X_6-wY_1-n, при этом решающее значение для выделения минеральных видов отводится позиции Y, которая является типично анионной и заполнена OH-, F, O, □, H2O, K, Cs. Присутствие элементов в этой позиции определяется расчётным способом и подтверждается косвенными методами (например вода с помощью ИКС). Это приводит к значительным затруднениям при идентификации того или иного минерального вида: например, кенопирохлор или гидрокенопирохлор, гидроксикальциопирохлор или кенокальциопирохлор. Тем не менее в подгруппе пирохлора на сегодня приняты и утверждены комиссией по новым минеральным видам 14 минералов (Christy & Atencio, 2013, http://www.mindat.org). Неизмененные части зерен наиболее близки по составу к гидроксикальциопирохлору, измененные, главным образом краевые – к гидропирохлору и/или «кенопирохлору» (Табл.). Главной особенностью пирохлора из массива Елетьозеро является высокое содержание кальция. Одно из самых высоких значений по сравнению с пирохлором из других месторождений щелочных пород (БД «CARBONATITE»), в том числе Карело-Кольской провинции. Позиция А в неизмененных центральных участках зерен заполнена практически полностью, при пересчете на формулу минимальное количество вакансии в ней составляет 0.26 (среднее 0.38) единицы. В неизмененных краевых частях зерен содержание катионов в этой позиции незначительно падает, а среднее значение вакансии увеличивается до 0.52, это происходит за счет уменьшения содержаний Na, Ca и REE, вариации U, Th, Ba, Sr не выражены, повышенное содержание Pb в некоторых анализах связано с мельчайшими включениями галенита (1-2 микрона), которые при прохождении концентрационных профилей не удается избежать. Вариация состава катионов в позиции В наиболее заметна в отношении Fe3+, накапливающееся к краю зерна и структурно замещающее Nb и Ta, что подтверждается четкой отрицательной корреляций между этими компонентами. Отрицательная корреляция отмечается для Nb и Ti, а для Ti характерна положительная корреляция с Ca. Положительная корреляция в позиции В отмечается для U, Th с одной стороны и Ta с другой. При этом явной ростовой зональности в распределении элементов в позиции B, за исключением железа нет. С учетом выявленной корреляции между катионами (рис.2), возможные схемы компенсационного гетеровалентного изоморфизма следующие:

Ca2+ ↔ Na+ +  REE3+; 2) (Th,U)4+ + Ta5+  ↔ Nb5+ + 2Ca2+; 3) (Nb,Ta)5+ ↔ Fe3+ + Ca2+; 4) Ti4+ + Ca2+ ↔ (Nb,Ta)5+ + Na+

Таблица. Состав минералов гр. пирохлора из щелочных пегматитов массива Елетьозеро, (мас. %).

Примечание. Сумма приведена с поправкой на F, MgO, K2O – не более 0.05 мас.% нпо – ниже предела обнаружения* среднее значение Формульные количества, рассчитанные на сумму катионов B=2, согласно общей формуле A2-mB2X6-wY1-n,** K 0.022

Зоны замещения минерала существенно теряют в заселенности катионами позиции А, количество вакансии может доходить до 1.56 ф.е. при этом сумма понижается до 88 мас.%, Мы можем лишь предполагать чем заполняется данная позиция. Такой катион-дефицитный пирохлор не содержит фтор в позиции Y, среднее содержание K2O в этой позиции не превышает 0.05 мас.%. В этих зонах зафиксировано максимальное содержание SiO2 – 4.82 мас.%, отмечается положительная корреляция между содержанием кремния и количеством вакансии в позиции А.

Таким образом, сформированная на поздних метасоматических этапах преобразования щелочных пегматитов массива Елетьозеро пирохлоровая минерализация характеризуется следующими особенностями состава:

- отсутствие первичной зональности и наличие большого числа первичных включений по всему объему зерен может указывать на одноактное (и сравнительно быстрое) образование минерала;

- зональность в минерале связана с процессом его вторичного изменения – выщелачивание и вынос элементов, главным образом из позиции А;

- одновременно с ростом пирохлора происходило накопление в остаточном растворе редких земель и иттрия, что привело к формированию поздней алланит-ферсмитовой минерализации;

- состав пирохлора из Елетьозера отличается от состава минерала из близкого по генезису массива Гремяха-Вырмес, высоким содержанием кальция при постоянно высоком содержании ниобия и титана.

Работа выполнена при поддержке программ ОНЗ РАН.

Литература

Богачев А.И., Зак С.И., Сафронова Г.П., Инина К.А. Геология и петрология Елетьозерского массива Габброидных пород Карелии (Геология, петрография, петрология, металлогения) / М.-Л. 1963. 160 с.

Кухаренко А.А., Орлова М.П., Багдасаров Э.А. Щелочные габброиды Карелии (Елетьозерский массив - петрология, минералогия, геохимия) / Л.: Изд-во Ленингр. Ун-та. 1969. 184 с.

Путинцева Е.В., Франтц Н.А., Бутенко В. А. и др. Комплексная оценка перспектив Тикше-Елетьозерского щелочного комплекса (ТЕК) на металлические и неметаллические полезные ископаемые/ Санкт-Петербург, ГГУП «Минерал».2002. Отчет. 160 с.

Нечелюстов Г.Н., Пожарицкая Л.К. Эволюция состава пирохлора в одном из кабонатитовых комплексов Восточно-Европейской платформы// Минералог.журн. 1986. Т.8,N 5.С.38-48.

Франтц Н.А., Савва Е.В., Путинцева Е.В. Редкометальные минералы (циркон, пирохлор, бадделеит) карбонатитов Тикшеозерского массива (Северная Карелия). // Вестник СПбГУ, 2001, сер.7, вып.4, №31, 76–83.

Atencio D., Andrade M.B., Christy A.G., Giere R., Kartashov P.M. (2010): The pyrochlore supergroup of minerals: nomenclature. Canadian Mineralogist, 48, 673-698.Christy, A. G. and Atencio, D. (2013): Clarification of status of species in the pyrochlore supergroup. Mineralogical Magazine, 77, 13-20.