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

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ГЕОХИМИИ МИНЕРАЛОВ TR-ВОЛЬФРАМОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КЫЗЫЛ-ТАУ (ЗАПАДНАЯ МОНГОЛИЯ)

Гусев А.И. 1
1 Алтайская государственная академия образования им. В.М. Шукшина
Приведены данные по элементам-примесям в минералах руд месторождения Кызыл-Тау (Западная Монголия). Описаны особенности минерального состава руд и химический состав минералов: кварца, вольфрамита, мусковита, флюорита, ксенотима. Вольфрамит месторождения отличается высокими содержаниями ниобия, тантала, скандия, иттрия, иттербия, олова, висмута. Все минералы характеризуются повышенными концентрациями суммы редких земель. В минералах проявлены два типа тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ: М- и W. В минералах проявлено «Non-Charac» поведение элементов иттрия, гольмия, циркония, гафния. По соотношениям различных элементов в минералах установлено, что отложение вольфрамита происходило при снижении кислотности среды и повышения щёлочности, а минералов мусковита и флюорита – в условиях повышения кислотности среды кристаллизации.
руды
вольфрамит
флюорит
ксенотим
мусковит
кварц
тетрадный эффект фракционирования РЗЭ
«Non- Charac» поведение элементов
1. Гусев А.И., Семенцов Б.Г. Новые данные по магматизму и оруденению Калгутинского месторождения, Горный Алтай // Руды и металлы, 2005. – №4. – С. 27–32.
2. Гусев А.И. К геохимии флюорита Горного Алтая // Успехи современного естествознания, 2013. – № 11. – C.103–108.
3. Гусев А.И. К геохимии сульфидных минералов месторождений Солонешенского рудного района Горного Алтая // Современные наукоёмкие технологии, 2013. – №12. – С. 106–111.
4. Гусев А.И., Гусев А.А. Лантанидный тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов в породах карбонатитового комплекса эдельвейс Горного Алтая // Современные наукоёмкие технологии. – 2013. – № 8 (ч.2). – С.347–352.
5. Гусев А.И., Гусев Н.И. Некоторые аспекты геохимии минералов Казандинского бериллиевого месторождения Горного Алтая // Успехи современного естествознания, 2014. – №12. – С.47–52.
6. Жариков ВА. Кислотно-основные характеристики минералов // Геол. рудных месторождений. – 1967. – №5. – С. 75-89.
7. Зарайский Г.П., Аксюк А.М., Девятова В.Н. Цирконий-гафниевый индикатор фракционирования редкометальных гранитов //Петрология, 2009. – Т. 17. – №1. – С. 28–50.
8. Иванов В.В., Белевитин В.В., Борисенко Л.Ф. и др. Средние содержания элементов-примесей в минералах. – М.: Недра, 1973. – 208 с.
9. Иванова Г.Ф., Максимюк И.Е., Наумов В.Б. Геохимические особенности гранитоидов и вольфрамового оруденения месторождения Кызыл-Тау (Западная Монголия) // Геохимия, 1985. – № 6. – С. 858–868.
10. Маракушев А.А. Термодинамические факторы образования рудной зональности скрытого оруденения на основе зональности гидротермальных месторождений. – М.: Наука. – 1976. – С. 36-51.
11. Anders E., Greevesse N. Abundences of the elements: meteoric and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. – 1989. – V. 53. – P. 197-214.
12. Bau M. Controls on the fractionation of isovalent trace elements in magmatic and aqueous systems: evidence from Y/Ho, Zr/Hf, and lanthanide tetrad effect // Contrib. Miner. Petrol., 1996. – V.123. – P. 323-333.
13. 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 Cosmochim Acta. – 1999. – V.63. – № 3/4. – P. 489–508.
14. Kempe U., Wolf D. Anomalously high Sc contents in ore minerals from Sn-W deposits: Possible economic significance and genetic implications // Ore geology Reviews, 2006. – V. 28. – Pp. 103–122.

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)

Элементы

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

V

5,65

5,48

5,5

3,73

4,1

3,9

2,9

2,8

21

5,5

Cr

4,4

4,36

4.41

5,41

6,2

3,2

2,2

2,0

4,2

2,2

Co

13,6

0,5

7,5

0,5

0,5

0,8

0,5

0,6

0,6

0,8

Ni

9,36

1,0

8,9

33,2

34,1

5,5

2,5

2,9

1,2

1,1

Cu

5,45

1,74

5,5

7,59

7,8

3,7

4,7

4,4

2,5

3,8

Zn

14,6

8,88

15,1

14,6

15,2

14,6

10,6

10,9

3,6

6,8

Rb

2

6,12

2,1

2

3,1

5,8

8,8

8,2

22,9

20,5

Sr

45,9

52,5

53,1

501

487

45,6

53,6

50,6

1200

10,2

Nb

7586

3850

8100

4,86

5,1

6,5

3,5

2,5

48,9

210,6

Cs

1,58

0,4

0,35

21,1

22,3

2,7

3,7

3,3

33,7

12,9

Sc

930

76

925

13

12

4

3

5

16

4

Ba

27,9

21,4

20,7

15,7

16,2

17,8

18,8

18,5

21,5

30,4

Pb

1,0

1,0

1,1

3,1

4,2

3,7

6,7

6,5

125

9,6

Th

0,86

1,09

1,1

43,1

41,5

2,9

1,9

1,7

65,3

15,8

La

3,21

10,1

10,5

28,0

29,2

282,48

33,98

34.95

112

612

Ce

11,3

25,9

26,1

103

105

338,55

51,32

53,22

11,8

736

Pr

2,1

4,56

4,6

21,5

23,1

27,8

12,51

13,65

43,1

102,2

Nd

11,4

24,7

25,1

116

119

409,8

81,96

80,67

7,6

388,1

Sm

4,66

9,1

9,7

88,9

89,2

266,4

229,7

225,6

1,62

126,3

Eu

1,0

1,45

1,5

6,09

5,6

11,76

13,44

13,05

8,6

106,6

Gd

4,94

9,12

10,1

84,4

85,9

404,6

101,15

99,87

1,1

192,7

Tb

1,11

2,17

2,6

27,6

28,3

70,2

21,6

20,7

6,6

23,8

Dy

7,55

13,1

14,1

201

206

166,37

151,08

150,1

1,4

248,2

Ho

1,22

2,21

2,4

31,9

33,1

98,6

35,86

35,9

3,6

19,23

Er

3,08

5,16

5,3

95,2

96,2

340,1

134,12

134,3

0,6

56,3

Tm

0,61

1,02

1,2

23,1

24.2

59,2

22,35

22,38

3,1

13,2

Yb

45

17

51

181

189

43,2

15,36

15,42

20,5

83,1

Lu

0,59

0,85

0,88

23,8

25,2

65,59

22,11

22,2

41,5

10,6

Y

230

67

28,9

306

323

437

187

185

51,8

85625

Ga

1,04

1,32

1,42

1,63

1,6

6,8

10,3

9,5

14,6

8,9

Zr

4,22

6,08

6,2

7,75

7,9

10,7

12,6

11,8

20,5

15,6

Sc

67

45,1

43,6

1,36

1,5

1,9

1,8

1,5

0,29

112

Hf

0,44

0,53

0,55

3,24

3,5

1,89

1,5

1,3

0,4

3,4

Ta

200,1

100,6

210,12

1,22

1,3

1,1

0,9

0,7

25,3

122,7

Mo

0,6

0,6

0,7

88,2

85,4

4,8

5,6

5,3

0,7

14,7

Sb

9,34

0,34

0,4

1,2

1,4

1,8

1,9

2,2

0,4

3,7

Sn

1620

184

155

2,45

2,7

3,5

4,2

4,0

13,8

12,3

Be

64,1

7,28

7,3

1,0

1,1

2,8

3,0

3,1

2,2

12,9

W

-

-

-

501

487

1,7

2,2

2,1

65,2

34,2

U

2,01

0,96

0,98

0,89

0,9

1,2

1,5

1,55

275

3,8

Li

7,34

7,12

7,1

1,0

1,5

4,5

4,2

5,1

0,7

45

Ge

0,22

0,4

0,5

2,09

2,4

0,9

0,8

1,2

0,12

4,8

Ag

0,02

0,01

0,01

0,31

0,4

0,04

0,06

0,07

0,2

0,6

Bi

1031

234

1160

26,0

30,6

5,8

3,2

3,3

1,2

12,6

ΣTR

108,32

144,11

151,08

1337,5

1382

3021,6

1113,5

1107,1

313,9

88343

(La/Yb)N

0,46

0,93

0,86

0,102

0,102

4,32

1,46

1,49

3,6

4,86

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

Отношения элементов и значения ТЭФ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Отношения в хондритах

Y/Ho

188

30,3

12,0

9,6

9,7

4,4

5,2

5,1

14,4

4452

29,0

Zr/Hf

9,6

11,5

11,3

2,4

2,3

5,7

8,4

9,1

51,2

4,6

36,0

La/Nb

0,55

10,2

10,5

5,8

5,7

43,4

9,7

14,0

2,2

2,9

30,75

La/Ta

32,1

101

87,5

22,9

22,5

256

37,8

50,0

4,4

5,0

17,57

Sr/Eu

45,9

36,2

35,4

82,3

86,9

3,8

4,0

3,9

140,7

0,09

100,5

Eu/Eu*

0,64

0,49

0,46

0,21

0,19

0,11

0,24

0,23

18,8

2,11

1,0

Sr/Y

0,2

0,78

1,8

1,6

1,5

0,1

0,29

0,27

23,3

0,004

4,62

TE1,3

1,21

1,2

1,36

1,37

1,37

0,5

0,86

0,87

0,81

1,08

-

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.

gus1.tiff

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].

gus2.tiff

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

gus3.tiff

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.


Библиографическая ссылка

Гусев А.И. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ГЕОХИМИИ МИНЕРАЛОВ TR-ВОЛЬФРАМОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КЫЗЫЛ-ТАУ (ЗАПАДНАЯ МОНГОЛИЯ) // Успехи современного естествознания. – 2015. – № 1-2. – С. 204-208;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34812 (дата обращения: 09.08.2022).

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