The Nb-Ti mineralization of calcite-dolomite carbonatites of the Matcha alkaline pluton, Alay range, southern Tien Shan.pdf Для складчатого сооружения Южного Тянь-Шаня, представляющего собой герцинский коллизионный ороген в составе Центрально-Азиатского подвижного пояса, характерно широкое развитие разноформационного интрузивного магматизма в позднем палеозое - раннем мезозое [1, 8, 14, 18]. Наряду с габбро-монцонит-сиенитовыми и гранитоидными ассоциациями пермского возраста, в Туркестано-Алайском сегменте Тянь-Шаня распространены более поздние (~ 200-220 млн л. н.) плутонические комплексы K-Na щелочных габброидов, щелочных и нефелиновых сиенитов. Их петрографический состав определяется двумя пространственно разобщенными группами интрузий с выделением небольших массивов эссексит-тералитов, щелочных и нефелиновых сиенитов зардалекского комплекса («северная» субпровинция) и более крупных сателлитов матчайского комплекса («южная» субпровинция) с необычным парагенезисом нефелиновых сиенитов, щелочных гранитов и сиенитов с карбонатитами [4]. Наиболее многочисленные обычно небольшие (n х 10 м, редко до 100-400 м) штоковидные и жильные тела карбонатитов и карбонатитоподобных пород сосредоточены на контакте Матчайского щелочного плутона, расположенного (~30 км2) в восточной части Алайского хребта. Совместно с щелочными и нефелиновыми сиенитами они формируют своеобразную инъекционную зону площадью около 6 км2 во вмещающей силурийской песчано-сланцевой толще. Среди карбонатитов преобладают доломит-кальцитовые разновидности с содержанием (в мас. %) SiO2 до 1-5, CaO ~ 35-54, MgO ~ 4-17, FeOr ~ 13, P2O5 ~ 1-5 [20]. Наряду с карбонатами (до 80-85 об. %) породы сложены щелочными амфиболами и клинопироксеном, слюдами, полевыми шпатами, апатитом, магнетитом, для которых свойственно неоднородное (полосчатое, такситовое) распределение. Акцессорные пирохлор, титанит, циркон, ильменит, сульфиды (пирротин, пирит и др.) встречаются спорадически и образуют редкую микровкрапленность в силикатно-карбонатном матриксе. Объект и методы исследования Нами изучен состав Nb-Ti-минерализации в образцах карбонатитов ручья Дельбек (верховья р. Ак-Терек, притока р. Сох) на северо-восточном экзоконтакте Матчайского массива. Главные компоненты пород представлены ассоциацией кальцита, доломита, флогопита, магнезиоарфведсонита, рихтерита, эгирин-авгита, альбита, микроклина. Карбонаты образуют не-равномернозернистый мелко / среднекристаллический мозаичный агрегат с округлыми порфировидными выделениями, в который погружены силикаты, апатит, циркон, магнетит, Fe-Cu-Pb-сульфиды, барит и монацит. При этом в крупных индивидах кальцита и слюды наблюдаются признаки деформации, что в совокупности с нередко струйчатым, шлирово-полосчатым расположением минералов может свидетельствовать о вязко-пластическом перемещении материала. Установленные акцессорные Nb-Ti-минеральные фазы обычно образуют отдельные мелкие (~ 0,01-1 мм) эвгедральные или ангедральные вкрапления, приуроченные к фемическим силикатам или границам их зерен с полевыми шпатами и карбонатом. Главным концентратором ниобия является пирохлор, с которым ассоциируют Nb-содержащие титанит, ильменит, ильменорутил и баотит. Химический состав минералов определен на сканирующем электронном микроскопе Tescan Vega II LMU с системой рентгеноспектрального микроанализа Oxford INCA Energy 350 в Аналитическом центре «Геохимия природных систем» Томского государственного университета. Измерения проводились на вольфрамовом катоде при ускоряющем напряжении 20кВ (ток 5 нА, время набора 120 с) и диаметре зонда 1-2 мкм. В качестве эталонов сравнения применялись стандарты МАС (55 standard Universal Block Layout+F/Cup № 6835) для Si, Al, Ti, Mg, Fe, Mn, Ca, Na, F, Nb Sr (Ka-линии), Ta (Ma-линия), Ba, Pb (La-линии) и ИЭМ РАН для La, Ce, Nd, Yb (Ka-линии), Th, U (Ma-линии). Типохимические особенности минералов Группа пирохлора. В карбонатитах Дельбека установлены уранпи-рохлор, бетафит и плюмбобетафит. Их общим химическим свойством является повышенное содержание UO2 до ~ 26-29 мас. % при отсутствии или незначительных концентрациях 0,8-3,4 мас. % Ta2O5 (табл. 1), что характерно для наиболее распространенных карбонатитов щелочно-ультраосновной формации [7]. В уранпирохлоре с увеличением количеств UO2 16,8-26,8 и TiO2 7,0-9,9 мас. % происходит снижение содержаний Nb2O5 ~ 51-40 и СаО ~ 12-8 мас. %. (табл. 1, анализы 6-13; рис. 1, 2). Эта зависимость отчетливо проявлена от центра к периферии зональных индивидов (рис. 3 а) и свидетельствует о накоплении урана и титана на поздней стадии кристаллизации минерала благодаря возможным изоморфным замещениям 2Ca2+ ^ U4+ + VA-вакансия и Ca2+ + 2Nb5+ ^ U4+ + 2Ti4+ [2]. В краевых частях зерен в 2-5 раз уменьшаются количества Na2O (от ~ 6 до 2,8 мас. %) и F (от 1,5-2,3 до 0,4-0,7 мас. %) и одновременно возрастают содержание FeO* (до 2,9 мас. %) и число вакансий в позиции А (VA до 0,579 ф. ед.). Похожая химическая зональность отмечается в пирохлорах ранних карбонатитов и частично фоскоритов Хибинского щелочного массива [2]. Находящийся в парагенезисе более титанистый уранпирохлор (TiO2 1215,5; Nb2O5 ~ 34; F < 1; Na2O 1,2-4,2 мас. %, анализы 1-5) в целом соответ- Ti+Zr VA U Nb 'о so Та Са « Na Ti 1 90 Nb Рис. 1. Кристаллохимические особенности (ф. ед.) минералов группы пирохлора: 1-3 - ниобаты из карбонатитов Дельбека: U - пирохлор (1), Ca - бетафит (2), Pb - бетафит (3): а - систематика Nb-(Ti+Zr)-Ta (по: [9, 12, 13]). Отмечены составы бетафита и пирохлора с низким содержанием тантала из карбонатитов: А - Алей (Aley), Канада [11], N - Невания (Nevania), Индия [19], L - Луэш (Lueshe), Конго [17], S - Silver Crater Mine, Канада [12]; б - диаграмма Ca-VA-Na, [12, 17]. VA - число вакансий в позиции А кристаллохимической формулы (см. прим. к табл. 1). Пунктирными стрелками показаны вариации химического состава первичных магматических (primary, M), гидротермально измененных (transitional, H) и гипергенных зоны выветривания (secondary, W) пирохлоров; в - соотношения минеральных фаз в системе Ti-U-Nb (по: [16]) ствует условию 2Tie > (Nb + Та)в, Ua > 20 % и может быть классифицирован как бетафит [9, 13]. По сравнению с минералом стехиометрического состава он обогащен СаО (~ 6-13 мас. %) и относится к кальциобетафиту [16]. В отдельных образцах наблюдается его замещение плюмбобетафитом (PbO 5,5-17,2, SrO 4,4-5,6 мас. %) с пониженным содержанием Nb2O5 ~ 27,4-29,6 мас. % (см. табл. 1, рис. 3 б). Ассоциация Nb-содержащих оксидов и силикатов. Среди акцессорных минералов, сопутствующих ниобатам, распространены оксиды (ильменит, рутил, ильменорутил) и силикаты (титанит/сфен, баотит). За исключением рутила все они содержат Nb2O5 до ~ 1,5-6,6 мас. % (табл. 2, 3). Ильменит по соотношению в составе TiO2/FeO* = 1,2, присутствию ниобия и марганца (MnO 1,64 мас. %) сопоставим с разновидностями, типо-морфными для гранитоидов, щелочных пород и карбонатитов [7]. При этом признаков распада твердого раствора не наблюдается, что может свидетельствовать об «очистке» минеральной матрицы в результате частичной перекристаллизации. По-видимому, более позднее преобразование также приводило к выделению ильменорутила, обычно замещающего (?) ильменит в Fe-карбонатитах [7]. В минерале обнаружены специфичные для подобных пород V2O5 и Ta2O5 (до 1,2 мас. %). В ассоциирующем рутиле ниобий отсутствует, что не характерно для карбонатитов [15]. Возможно, его образование было связано со вторичными изменениями бетафита, которые усиливают подвижность его главных компонентов и дегидратацией с появлением более устойчивой ассоциации лиандратит + уранпирохлор + рутил / анатаз [16]. Титанит представлен ниобиевой разновидностью - ферсманитом с концентрациями Nb2O5 1,5-2,5 и Na2O 0,6-0,8 мас. % - и соотношением главных компонентов СаО ~ 26-27, TiO2 ~ 37,5, SiO2 ~ 29-30 мас. % (см. табл. 2, анализы 1-2), сходным со стехиометрической формулой ординарного сфена. Как и ассоциирующие Ti-Fe оксиды минерал содержит SnO2 (до 1,3 мас. %). В парагенезисе с ферсманитом находится очень редкий акцессорный титан-бариевый силикат, который по своему химизму сопоставим с баотитом (табл. 3). Обычно его возникновение связывают с эволюцией щелочных магм и карбонатитообразованием а также отмечают переменный состав минерала, обусловленный изоморфизмом Ti и Nb [3]. По сравнению с другими проявлениями карбонатитов изученные образцы имеют более высокую (~ 2) титанистость, почти не содержат железа и обеднены ниобием (Nb2O5 4,4-6,6 мас. %). Концентрации ВаО достигают 3839 мас. %, что наряду с другими элементами соответствует средней кри-сталлохимической формуле Ba3,9Ti7,2Nbo,7Si

Скачать электронную версию публикации