Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Плавиковый шпат (флюорит) – экономически и стратегически важное полезное ископаемое. В США флюорит отнесён к стратегическому виду сырья. В виде концентратов и продуктов их переработки он широко используется в современных отраслях промышленности, главным образом, металлургической, химической, оборонной. Он применяется в медицине, оптике, в машиностроении, атомной энергетике, в сварочном, стекольном, эмалевом и других производствах.

Актуальность постановки проблемы изучения геохимии флюорита имеет отношение к геохимической типизации флюоритового оруденения, прогнозу и поискам месторождений плавикового шпата в Горном Алтае. В настоящее время многочисленные отрасли Алтая и соседних регионов испытывают потребность в плавиком шпате и в обеспечении запасов этого важного сырья. В первую очередь, это относится к потребностям металлургических комбинатов Кузбасса, где флюорит используется в качестве флюса. Цель исследования заключается в исследовании геохимии флюорита различных геолого-промышленных типов, что позволит выработать некоторые отличительные признаки плавикового шпата разного генезиса и выработать геохимические критерии и отличительные признаки различных типов оруденения флюорита Горного Алтая.

Результаты исследований. В Горном Алтае флюорит встречен в 215 месторождениях и проявлениях различных типов полезных ископаемых. Основное значение в регионе в настоящее время он имеет в жильных эпитермальных месторождениях кварц-флюоритового, карбонат-кварц-флюоритового, сульфидно-кварц-флюоритового геолого-промышленных типов, детально изученных в пределах Корчугано-Каянчинского рудного узла (ККРЗ) [2-6], Кызыл-Арт и другие) геолого-промышленных и формационно-генетических типах. Впервые в Горном Алтае выявлен стратиформный тип флюоритового оруденения, описанный на проявлениях Авангард и Новая Деревня [1, 2, 3]. Известно, что масштабы стратиформного флюоритового оруденения на порядок и более превышают жильный эпитермальный тип [1, 2, 5]. В Юго-Восточной части Горного Алтая в последнее время выявлено также стратиформное оруденение плавикового шпата на проявлениях Янтерек, Западно-Коксаирском, Верхне-Арыджанском.

Наблюдается устойчивая ассоциация флюорита в регионе с проявлениями ртути, редких металлов, эпитермального полиметаллического оруденения мезозойского возраста. Для всего региона установлен молодой раннемезозойский возраст флюоритовой минерализации [2-4]. Базисные данные по концентрациям микроэлементов из различных типов оруденения флюорита Горного Алтая приведены в таблице.

Содержания некоторых элементов (г/т) вo флюоритах различных типов оруденения Горного Алтая

Примечание. Месторождения и проявления флюорита Горного Алтая: 1 – Янтерекское, 2 – Верхне-Арыджанское, 3 – Авангард, 4 – Калгутинское, 5 – Южно-Калгутинское, 6 – Осокинское, 7 – Кызыл-Чинское, 8 – Каясское, 9 – Корчугановское, 10 – Каянчинское. Анализы выполнены методом ICP-ms в лаборатории ИМГРЭ (г. Москва). Нормализация некоторых РЗЭ проведена относительно концентраций в хондрите по [11]. Eu*= (SmN+GdN)/2. ТЕ1,3 – тетрадный эффект по В. Ирбер [12].

Стратиформные проявления локализуются в древних металлотектах венд-кембрийского уровня (сиинская, эсконгинская свиты, баратальская серия и другие). Флюорит стратиформного типа характеризуется фиолетовым цветом, варьирующим от светлых до густо-фиолетовых оттенков. Флюорит этого типа оруденения отличается наиболее высокими содержаниями титана, ванадия, кобальта, цинка, молибдена, самария, неодима, европия, гадолиния, диспрозия, эрбия, туллия, иттербия, гафния, тория, а также отношениями урана к торию, тербия к лантану и низкими концентрациями хрома, рубидия, ниобия, цезия, тантала, отношениями лантана к лютецию (таблица). Он отличается самыми высокими суммами РЗЭ, по сравнению с плавиковым шпатом других типов оруденения. Нормированные отношения лантана к иттербию указывают на фракционированный тип распределения лёгких лантаноидов относительно тяжёлых. Фракционирование лёгких относительно средних лантаноидов значительно ниже (таблица). На треугольной диаграмме по [7, 8] (рисунок) все анализы флюорита стратиформного типа локализуются в области селективного состава лантаноидов.

В спектрах распределения РЗЭ наблюдается общий наклон кривых в сторону снижения тяжёлых лантаноидов. На кривых распределения наблюдаются слабые отрицательные аномалии европия и диспрозия и заметная негативная аномалия лютеция. В целом отмечается вогнутый тип распределения лантаноидов, характерный для W- типа тетрадного эффекта распределения РЗЭ. Количественная оценка величины тетрадного эффекта (ТЕ1,3) по [12] для флюорита проявления Янтерек составила 0,12 (значимые значения для W- тетрадного эффекта должны быть менее 0,9). Тетрадный эффект фракционирования РЗЭ сопровождается отличными от хондритовых отношений иттрия к гольмию (для хондрита оно составляет 29, а для флюорита Янтерека 59,5), лантана к лютецию (для хондрита – 0,975, а для плавикового шпата Янтерека – 47,4), циркония к гафнию (для хондрита 36, а для флюорита Янтерека – 42,8). Отношения Eu/Eu* для флюорита Янтерека составляет 0,27, а для хондрита 0,32, указывая на некоторую деплетированность на европий сравнительно с хондритовыми значениями.

Диаграмма Σ (La-Nd) – Σ (Sm-Ho) – Σ (Tb-Lu) составов РЗЭ во флюоритах различных типов месторождений и проявлений Горного Алтая. Составы лантаноидов по Д.А. Минееву [7, 8]: 1 – полные, 2 – комплексные, 3 – селективные, 4 – редкоселективные. Типы месторождений и проявлений флюорита Горного Алтая: 5 – стратиформные, 6 – грейзеновые, 7 – жильные эпитермальные

Грейзеновые молибден-вольфрамовые месторождения в меньшей или большей степени содержат флюорит. Основное значение в рудах этого типа имеют вольфрам, молибден, в меньшей мере бериллий, висмут. Наиболее высокие концентрации плавикового шпата, имеющего промышленные содержания, фиксируются в рудах Южно-Калгутинского месторождения [10], парагенетически связанного с гранитоидами и дайками чиндагатуйского и верхнее-калгутинского комплексов. Становление грейзенов и флюоритового минерализации Осокинского месторождения парагенетически связано с лейкогранитовым одноименным штоком в составе Белокурихинского плутона. Флюорит в этом типе оруденения имеет розовато-фиолетовый, светло-фиолетовый, реже зеленоватый цвет. В спектре элементов-примесей для плавикового шпата этого типа оруденения характерны наиболее высокие концентрации бериллия, марганца, меди, галлия, рубидия, циркония, ниобия, цезия, гафния, тантала, вольфрама, отношения стронция к иттрию, тантала к ниобию, рубидия к стронцию. В то же время в грейзеновом флюорите самые низкие концентрации суммы РЗЭ (таблица). В нём пониженные концентрации кобальта, стронция, иттрия, лантана, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, туллия, иттербия, лютеция и отношения урана к торию и циркония к гафнию. Фракционирование в части тяжёлых и средних лантаноидов проявлено в большей степени, чем в стратиформном флюорите. Это подтверждается не только отношениями лёгких лантаноидов к тяжёлым и средним, но и более крутым правосторонним наклоном кривой спектра РЗЭ. На треугольной диаграмме (рисунок) флюорит Южно-Калгутинского месторождения попадает в область комплексных лантаноидов, а Калгутинского и Осокинского – в поле селективного состава РЗЭ. Для Калгутинского флюорита выявляется тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М-типа, равный 1,29 (таблица).

Жильные эпитермальные месторождения и проявления флюорита весьма разнородны. В этой группе различаются: 1 – существенно сульфидные свинцово-цинковые (месторождение Кызыл-Чин), в которых главенствующую роль играют руды сфалерита и галенита, а флюорит имеет подчинённое значение; 2 – малосульфидные (месторождение Каянчинское и проявления Каясс, Корчугановское, Сильковское и другие), в которых доминирующее значение имеет флюорит, а содержания сульфидов в рудах не превышают 1-3 %. В микроэлементном составе флюорита указанных групп отличия не существенны. В сульфидном Кызыл-Чинском месторождении во флюорите несколько больше сумма РЗЭ и выше нормированные отношения лантана к иттербию и меньшие концентрации сидерофильных элементов: ванадия, кобальта, никеля, хрома, чем в малосульфидных объектах. В отличие от флюоритов стратиформных и грейзеновых месторождений и проявлений в плавиковом шпате эпитермального типа наблюдаются меньшие концентрации ванадия, марганца, молибдена, вольфрама, тория, но большие отношения иттрия к гольмию и урана к торию. Следует указать, что флюорит Корчугановского проявления представлен оптическим прозрачным плавиковым шпатом октаэдрического габитуса с размерами кристаллов до 5-10 см. Этот флюорит имеет контрастные отличия по химизму от всех остальных минеральных индивидов эпитермального типа, имеющих фиолетовую окраску. В нём выше концентрации меди, цинка, иттрия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, таллия, отношения иттрия кгольмию, тантала к ниобию, рубидия к стронцию, лантана к европию. Для оптически чистого флюорита свойственна небольшая сумма РЗЭ. Но для него же характерны и заметно низкие концентрации бериллия, марганца, рубидия, стронция, циркония, ниобия, цезия, лантана, церия, празеодима, европия, свинца, тория, а также отношения тория к самарию и лантана к иттербию, указывающих на слабое фракционирование тяжёлых и средних РЗЭ. В Корчугановском флюорите низкие отношения лантана к лютецию, стронция к иттрию, урана к торию, циркония к гафнию (табл.1). На треугольной диаграмме (рис. 1) фигуративные точки составов РЗЭ флюорита попадают в 2 поля: комплексного и селективного составов. При этом флюорит Корчугановского проявления близок по составу к полному. Нормированный спектр РЗЭ флюоритов этого типа плавно снижается в сторону тяжёлых РЗЭ и с заметной негативной аномалией по европию и положительной по гольмию для Корчугановского оптического флюорита. Во всех остальных случаях наблюдается слабая положительная аномалия по европию.

Для Каясского флюорита выявляется тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М-типа (ТЕ1,3), составляющий 1,49. По многим отношениям элементов флюорит Каяса резко разнится от таковых в хондрите: Y/Ho, Zr/Hf, Sr/Y, La/EuN и другим, что указывает на значительную трансформацию соотношений элементов в эпитермальных процессах минералообразования.

Обсуждение результатов и выводы. Фактический материал по геохимии флюорита свидетельствует о резком различии спектров РЗЭ и других элементов в плавиковом шпате различных типов оруденения флюорита Горного Алтая, обусловленные дифференцированными условиями минералообразования.

По геологическим условиям образование флюоритового оруденения намечаются 2 модели генерации: 1 – грейзеновый тип, парагенетически связанный с дериватами гранитоидной магмы и 2 – стратиформный и жильный эпитермальный типы флюоритовой минерализации, парагенетически связанные с долеритами мантийной щёлочно-базальтовой магмы. Наибольшие перспективы Горного Алтая связываются со стратиформным типом оруденения, типохимические особенности плавиковового шпата которого достаточно отчётливо отличаются по целому комплексу признаков от других типов.

Типохимизм флюорита стратиформного типа, в том числе, и Янтерекского проявления достаточно показателен повышенными концентрациями европия, самария, суммы РЗЭ и других элементов (таблица). Содержания Сорг в рудовмещающих тонкослоистых известняках рудовмещающей толщи Янтерека колеблются от 0,5 до 2,4 %. Повышенные концентрации органического вещества сапропелевого типа в известняках, вероятно, и определяли специфические физико-химические условия формирования флюоритовой минерализации стратиформного типа, указывающие на высоко восстановленный режим и, как следствие, пониженный кислородный потенциал. Известно, что миграционная способность лантаноидов зависит от температуры, катионного состава раствора и окислительно-восстановительного потенциала среды минералообразования [8, 9]. Повышенный восстановительный потенциал среды минералообразования в стратиформных объектах, по сравнению с грейзеновыми и эпитермальными жильными, обеспечивал разделение лантаноидов и особенно европия по схеме трансформации европия (Eu3+ →Eu2+) в более восстановленную форму. Наличие естественного геохимического барьера в виде восстановительной среды под экраном и повышенная способность европия к восстановлению обеспечивали режим разделения РЗЭ и других элементов, наиболее показательным из которых является отношение La/EuN, являющееся минимальным в стратиформных объектах (таблица). Кроме того, для флюорита Янтерекского проявления устанавливается, в отличие от других типов оруденения флюорита Горного Алтая, W – тип тетрадного эффекта фракционирования, характерного для морских, грунтовых вод, известняков и некоторых типов седиментогенеза [13, 14]. Cледовательно, формирование стратиформного оруденения флюорита проходило с участием РЗЭ карбонатной матрицы известняков с повышенным содержанием углерода в процессе гидротермально-метасоматического минералообразования.

Таким образом, во флюоритах различных геолого-промышленных типов оруденения проявлены контрастные геохимические отличия, позволяющие типизировать флюориты по геохимическим признакам.