Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

К ГЕОХИМИИ ФЛЮОРИТА ГОРНОГО АЛТАЯ

Гусев А.И. 1
1 Алтайская государственная академия образования им. В.М. Шукшина
В статье приведены содержания химических элементов во флюоритах различных геолого-промышленных типов оруденения: стратиформных, эпитермальных и грейзеновых. Флюориты стратиформного типа локализуются в области селективного состава лантаноидов. В них проявлен W – тип тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ. Флюориты грейзеновых месторождений характеризуются селективным и комплексным составом лантаноидов. Во флюоритах грейзенового Южно-Калгутинского месторождения проявлен М- тип тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ. Флюориты эпитермального типа имеют селективный и комплексный состав лантанидов, а флюориты Корчугановского месторождения – близки к полному. Во флюоритах Корчугановского месторождения проявлен М- тип тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ.
геохимия флюорита
типы флюоритового оруденения
тетрадный эфект фракционирования РЗЭ
1. Гусев А.И. Количественная и геолого-экономическая оценка прогнозных ресурсов плавикового шпата Алтайского края. – М., 2002. – 25 с.
2. Гусев А.И. Геолого-промышленные типы и прогнозная оценка флюоритового оруденения Горного Алтая // Современные наукоёмкие технологии, 2012, № 1. – C. 13-17.
3. Данилов В.В., Гусев А.И. Флюоритовое оруденение северной части Горного Алтая // Вестник Томского государственного университета, 2003. – № 3. – С. 231-233.
4. Коплус А.В., Пузанов Л.С. Закономерности размещения и условия формирования флюоритового оруденения Горного Алтая // Изв. ВУЗов. Сер. геол. и разведка, 1976. – № 8. – С. 77-85.
5. Коплус А.В., Алиева О.З. Среднемасштабное прогнозирование флюоритоносности на северо-востоке Горного Алтая // Руды и металлы, 1997. – №5. – С.19-27.
6. Коплус А.В., Алиева О.З. Флюоритоносные рудные комплексы Алтае-Саянской складчатой области // Руды и металлы, 1998. – №5. – С. 17-25.
7. Минеев Д.А. Исследование свойств и возможностей тройной диаграммы ∑Ce – ∑Y1- ∑Y2 // Геохимия, 1965. – № 12. – С. 1204-1211.
8. Минеев Д.А. Лантаноиды в минералах. – М.: Недра, 1969. – 180 с.
9. Редкие и рассеянные элементы, химия и технология. – М., 1996. – 320 с.
10. Селин П.Ф. Геология Южно-Калгутинского флюорит-вольфрамового месторождения (Горный Алтай) // Минерально-сырьевая база Республики Алтай: состояние и перспективы развития (материалы регионального совещания). – Горно-Алтайск, 1998. – С. 44-47.
11. Anders E., Greevesse N. Abundences of the elements: meteoric and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. 1989. – V. 53. – Pp. 197-214.
12. Irber W. The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of evolving peraluminous granite suites // Geochim Comochim Acta, 1999. – V. 63. – №3/4. – Pp. 489-508.
13. Masuda A., Ikeuchi Y. Lanthanide tetrad effect observed in marine environment // Geochim J., 1979. – V. 13. – Pp. 19-22.
14. Takahashi Y., Yoshida H., Sato N., Hama K., Yusa Y., Shimizu H. W- and M-type tetrad effects in REE patterns for water-rock systems in the Tono uranium deposit. Central Japan // Chem. Geol., 2002. V. 184. – Pp. 311-335.

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

Элементы и отношения

Стратиформные проявления

Грейзеновые месторождения

Эпитермальные жильные месторождения и проявления

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Be

0,19

0,18

0,20

7,24

7,1

6,8

0,16

0,17

0,12

0,15

Ti

130,4

125,0

60,2

30,8

25,7

20,3

25,1

27,1

14,0

15,2

V

8,3

7,5

6,7

5,0

4,5

4,3

3,5

4,0

3,9

4,1

Cr

12,5

12,0

11,4

15,1

14,3

15,2

13,8

14,5

14,1

14,2

Mn

18,5

19,4

22,3

96,7

97,2

85,4

10,3

11,3

5,4

6,7

Co

1,58

1,6

1,4

0,36

0,40

0,32

0,90

0,92

1,01

1,2

Ni

12,3

12,2

12,1

12,4

12,3

11,8

11,5

12,0

14,5

12,7

Cu

7,4

7,1

6,8

56,0

55,2

47,4

7,3

6,0

13,0

6,5

Zn

200

150

65

49

35,2

32,7

55,2

33

61

45

Ga

0,65

0,70

0,80

62,4

55,8

45,2

0,70

0,56

0,64

0,60

Rb

7,5

7,2

8,3

1214

1180

1195

123

124

15,1

85,0

Sr

61,8

62,3

68,4

8,1

7,5

7,7

65,0

62,9

3,0

60,0

Y

11,9

12,0

12,2

0,69

0,70

0,72

8,2

7,6

39,9

8,0

Zr

3,6

3,7

3,8

4,4

4,5

4,2

3,0

3,1

2,8

3,0

Nb

0,46

0,48

0,50

1,21

1,23

1,18

0,65

0,6

0,51

0,55

Mo

1,7

1,75

1,8

1,3

1,2

1,05

0,9

1,0

0,8

0,7

Cs

0,14

0,13

0,13

2,08

2,10

2,11

0,55

0,91

0,18

0,8

La

1,66

1,70

1,80

0,69

0,65

0,64

2,52

2,41

0,84

2,0

Ce

2,9

3,0

3,1

1,22

1,30

1,25

3,51

3,28

1,57

3,2

Pr

0,539

0,55

0,54

0,121

0,13

0,14

0,33

0,356

0,25

0,36

Nd

2,83

2,90

2,92

0,43

0,45

0,41

1,30

1,31

1,33

1,32

Sm

0,61

0,63

0,65

0,11

0,12

0,14

0,35

0,32

0,34

0,33

Eu

0,2

0,21

0,22

0,02

0,03

0,04

0,19

0,21

0,03

0,20

Gd

0,86

0,88

0,90

0,07

0,08

0,09

0,37

0,36

0,75

0,40

Tb

0,13

0,13

0,14

0,01

0,02

0,03

0,08

0,06

0,12

0,08

Dy

0,85

0,84

0,84

0,102

0,11

0,12

0,39

0,36

0,84

0,40

Ho

0,2

0,21

0,19

0,021

0,03

0,04

0,08

0,076

0,2

0,1

Er

0,54

0,53

0,55

0,069

0,07

0,065

0,20

0,184

0,435

0,20

Tm

0,064

0,068

0,07

0,007

0,008

0,009

0,021

0,019

0,04

0,02

Yb

0,279

0,28

0,28

0,066

0,07

0,08

0,17

0,167

0,18

0,20

Lu

0,035

0,04

0,04

0,008

0,009

0,009

0,015

0,013

0,017

0,02

Hf

0,084

0,08

0,09

0,2

0,3

0,25

0,061

0,057

0,06

0,055

Ta

0,042

0,04

0,05

1,22

1,3

1,3

0,11

0,103

0,153

0,12

W

0,48

0,41

0,42

4,65

4,8

4,6

0,19

0,22

0,18

0,20

Pb

14,7

15,0

15,1

13,3

14,1

13,9

20,0

18,5

4,3

15,4

Th

0,3

0,32

0,35

0,21

0,2

0,22

0,13

0,12

0,06

0,11

U

0,45

0,42

0,41

0,1

0,12

0,12

0,40

0,52

0,046

0,40

∑РЗЭ

11,7

11,97

12,24

2,94

3,0

3,06

9,53

9,12

6,94

8,83

La/SmN

1,67

1,66

1,69

3,86

3,39

2,78

4,41

4,61

1,52

3,68

La/YbN

3,93

4,0

4,22

6,88

6,18

5,26

9,76

9,56

3,07

6,56

Y/Ho

59,5

57,1

64,2

32,86

23,3

18,0

102,5

100,0

199,5

80,0

Tb/La

0,078

0,076

0,50

0,014

0,031

0,047

0,032

0,025

0,14

0,04

La/Lu

47,4

42,5

45,0

86,2

72,2

71,1

168,0

185,4

49,4

100,0

Sr/Y

5,2

5,19

5,6

11,7

10,7

10,69

7,93

8,28

0,075

7,5

U/Th

1,5

1,31

1,17

0,48

0,6

0,54

3,1

4,33

0,77

3,64

Ta/Nb

0,09

0,083

0,10

1,0

1,10

1,10

0,17

0,17

0,30

0,22

Rb/Sr

0,12

0,11

0,12

149,9

15,7

155,2

1,89

1,97

5,0

1,42

La/EuN

1,90

1,86

1,03

7,94

5,12

3,64

3,04

2,64

6,5

2,27

Zr/Hf

42,8

46,3

42,2

22,0

15,0

16,8

49,2

53,4

46,7

54,5

Eu/Eu*

0,27

0,28

0,29

0,22

0,30

0,36

0,53

0,62

0,056

0,56

ТЕ1, 3

0,12

-

-

1,29

-

-

-

1,49

-

-

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.

gusev1.wmf

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.


Библиографическая ссылка

Гусев А.И. К ГЕОХИМИИ ФЛЮОРИТА ГОРНОГО АЛТАЯ // Успехи современного естествознания. – 2013. – № 11. – С. 103-107;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=33128 (дата обращения: 25.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074