Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Изучение элементов-примесей в минералах руд и горных пород имеет большое теоретическое, прикладное и экономическое значение [1–4, 8, 14]. Это особенно важно для месторождений, парагенетически связанных с кислыми магматическими образованиями, к которым и относится комплексное редкоземельно (TR)-вольфрамовое месторождение Кызыл-Тау в Западной Монголии. Формирование руд этого месторождения связано с редкометалльными гранитоидами Кызыл-Таусского массива [9]. Актуальность исследования этого месторождения связано с тем, что подобные месторождения распространены и на территории Горного Алтая, образующих единую провинцию редкометалльных месторождений в пределах Центрально-Азиатского складчатого пояса. Целью исследования является изучение концентраций элементов-примесей в минералах комплексного месторождения Кызыл-Тау выполнены эмиссионной спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре «ОРTIMA-4300» методами ICP-MS и ICP-AES.

Результаты исследований. Рудные зоны кварцево-грейзенового типа залегают в северо-западной части эндоконтактовой зоны Кызыл-Таусского массива. Они представлены мусковитовыми, мусковит-флюоритовыми, кварц-мусковитовыми грейзенами протяжённостью до 100 м. и мощностью от 30 до 95 см. К центральным частям таких зон приурочены массивные скопления вольфрамита. Чаще же всего главный рудный минерал образует вкрапленность, гнёзда, прожилки, розетковидные агрегаты. Минеральный состав рудных зон типичен и представлен: кварц (от массивного до друзового), вольфрамит, мусковит, флюорит, калиевый полевой шпат, молибденит, берилл, редко – сульфиды (пирит, халькопирит, пирротин). При микроскопическом изучении установлено, что вольфрамит нередко образует сростки с висмутином, росселитом, самородным висмутом. Кроме того, нами в дымчатом кварце впервые на месторождении обнаружен ксенотим в виде тонкой вкрапленности (не более 1мм). Флюорит отмечен в двух генерациях: ранний – зелёной окраски и поздний – фиолетового цвета. Вольфрамит на месторождении представлен ферберитом (содержание минала MnWO4 не превышает 40 %). Элементы-примеси в минералах месторождения приведены в табл. 1.

Таблица 1

Элементы-примеси в минералах месторождения Кызыл-тау (г/т)

Примечание. Анализы выполнены методами ICP-MS и ICP-AES в Лаборатории ИМГРЭ (г. Москва). Нормирование концентраций элементов принято по [11]. Минералы месторождения Кызыл-Тау: 1–3 вольфрамит, 4, 5 – кварц, 6- флюорит зел., 7, 8 – флюорит фиолетов., 9 – мусковит; 10 – ксенотим.

Нормированные отношения (La/Yb)N в минералах весьма различны и варьируют от 0,102 до 4,86, указывающие на не высокий уровень и средний уровень дифференциации и фракционирования РЗЭ.

Следует отметить, что вольфрамит месторождения отличается очень высокими концентрациями ниобия (от 3850 до 8100 г/т), тантала (от 100 до 210 г/т), скандия (от 43 до 67 г/т), иттрия (от 28 до 230 г/т), иттербия (от 17 до 51 г/т), олова (от 155 до 1620 г/т), висмута (от 234 до 1160 г/т).

Наиболее высокой суммой редкоземельных элементов обладают кварц, флюорит обоих генераций и ксенотим. При этом флюорит ранней генерации в отличие от поздней имеет сумму РЗЭ почти в 3 раза выше (табл. 1). В связи с высокими концентрациями редких земель в минералах и наличием на месторождении собственно редкоземельного минерала (ксенотима) его следует относить к комплексному типу редкоземельно-вольфрамовому.

В минералах месторождения проявлены два типа тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) РЗЭ: М-тип и W-тип. Результаты расчётов тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ и отношения некоторых элементов сведены в табл. 2. Для сравнения приведены отношения элементов и в хондритах.

Соотношение отношений Zr/Hf и TE1,3 показывает разнонаправленные тренды: 1 – увеличение ТЭФ РЗЭ М- типа с уменьшением отношений Zr/Hf и 2 – уменьшение ТЭФ РЗЭ W-типа с увеличением отношений Zr/Hf (рис. 1).

Таблица 2

Отношения элементов и значения тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) РЗЭ в минералах месторождения Кызыл-Тау

Примечание. ТЕ1.3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ (среднее между первой и третьей тетрадами) по В. Ирбер [13]; Eu*= (SmN+GdN)/2. Значения в хондритах приняты по [11]. Минералы месторождения Кызыл-Тау: 1–3 вольфрамит, 4–5 – кварц, 6 – флюорит зел., 7, 8 – флюорит фиолетов.; 9 – мусковит; 10 – ксенотим.

Рис. 1. Диаграмма соотношений Zr/Hf и TE1,3 для минералов руд месторождения Кызыл-Тау: 1 – вольфрамиты; 2 – кварц; 3 – флюорит зелёный; 4 – флюорит фиолетовый; 5 – мусковит, 6 – ксенотим

Известно, что отношение циркония к гафнию является чувствительны индикатором фракцонирования гранитоидов, и что увеличение отношений Zr/Hf происходит с увеличением кремнекислотности пород, а уменьшение отношений Zr/Hf характерно для более щелочных редкометалльных гранитоидов [7]. Следовательно, первый тренд отражает увеличение величины отношений Zr/Hf и ТЕ1,3 относительное увеличение щёлочности среды, а второму тренду соответствует увеличение кислотности среды.

Это же подтверждается и на диаграмме Eu/Eu* – TE1,3, где отчётливо видно, что все минералы образуют две группы по типам ТЭФ РЗЭ с разнонаправленными трендами: 1 – группа кварца и вольфрамита, в которой происходит увеличение ТЭФ РЗЭ М- типа с уменьшением отношений Eu/Eu* и 2 – группа мусковита и флюоритов, у которых с уменьшением ТЭФ РЗЭ W – типа увеличиваются величины отношений Eu/Eu* (рис. 2). Ксенотим более тяготеет к группе кварца и вольфрамита.

На диаграмме соотношений Y/Ho – Zr/Hf все составы минералов располагаются за пределами поля «заряд и радиус-контролируемого соответствия», то есть проявляют «Non-CHARAC» поведение по [12].

Рис. 2. Диаграмма Eu/Eu* – TE1,3 для минералов месторождения Кызыл-Тау: 1 – вольфрамит; 2 – кварц; 3 – флюорит зелёный; 4 – флюорит фиолетовый; 5 – мусковит; 6 – ксенотим

Рис. 3. Диаграмма Y/Ho – Zr/Hf по [11] для минералов месторождения Кызыл-Тау

Серым фоном на рис. 3 показано поле HARAC (CHArge-and-Radius-Controlled) по [12].

Остальные условные обозначения приведены на рис. 1.

Интерпретация результатов и выводы. Все минералы руд месторождения показывают в разной степени фракционированную модель распределения РЗЭ. Вольфрамит месторождения характеризуется очень высокими концентрациями ниобия, тантала, скандия, иттрия, иттербия, олова, висмута, в отличие от минералов рядом расположенного месторождения Калгуты в Горном Алтае [1]. На месторождении присутствуют две генерации флюорита: 1 – ранняя высоко редкоземельная и 2 – поздняя – низко редкоземельная. В минералах проявлены два типа ТЭФ РЗЭ М – и W, которые отражают различную степень насыщенности и меняющийся флюидный режим гидротермального процесса.

Содержания и соотношения элементов-примесей в минералах руд месторождения Кызыл-Тау отличаются. Разные положения трендов соотношений химических элементов и ТЭФ на приведенных диаграммах зависят от физико-химических параметров среды минералообразования. Сравнение величин отношений Eu/Eu* для обоих групп минералов показывает, что чем выше указанное отношение, тем выше основность или щёлочность среды, согласно рядам кислотности-щёлочности А.А. Маракушева [10] для ряда элементов Sm, Gd, Eu в водно-сероводородных растворах при стандартных условиях. Следовательно, тренд изменения соотношений Eu/Eu* и ТЕ1,3 для минералов руд второй группы объясняется увеличением основности среды минералообразования, а для минералов руд первой группы – увеличение кислотности среды кристаллизации. Повышение кислотности среды кристаллизации при отложении вольфрамита подтверждается также и тем, что в ассоциации с ним кристаллизовался и кварц, характеризующийся самым высоким условным потенциалом ионизации из всех минералов и следовательно- самым кислотным минералом по [6]. Таким образом, отложение минералов вольфрама происходило при повышении кислотности среды, а минералов мусковита и флюорита – в условиях повышения щёлочности среды кристаллизации. Все минералы по соотношениям Y/Ho и Zr/Hf показывают не заряд радиус-контролируемое “Non-CHARAC” поведение по [12]. Проявление различных типов тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ в минералах, «не заряд радиус-контролируемое» поведение элементов указывают на высоко фракционированную природу гидротермальных растворов месторождения Кызыл-Тау.

Месторождение Кызыл-Тау относится к необычному комплексному типу вольфрам-редкоземельному, формировавшемуся в меняющихся физико-химических условиях кристаллизации продуктивных парагенезисов (кислотности и щёлочности среды минералообразования). Кристаллизация вольфрамита и осаждение основной массы редких земель происходили при высокой кислотности среды минералообразования.