Фтор-редкометальное оруденение в углисто-глинисто-карбонатных породах


Как известно, повышенные и аномально высокие концентрации редких щелочных металлов в породах осадочно-вулканогенных формаций обусловлены гидротермально-метасоматическими процессами, сопровождающими вулканическую деятельность. При этом в случае обогащения осадочно-вулканогенных пород литием, рубидием и цезием в ходе седиментации формировались так называемые сингенетические редкометальные образования. В качестве примера можно привести месторождение гекторита (Гектор, США) — литийсодержащего монтмориллонита, концентрации Li в котором достигают 0,55%, a F — 4,75%. В этих породах отмечаются также повышенные содержания В, Sr, Be, Hg, Ag, F и других элементов. Предполагается, что источником редких элементов служили либо сам вулканогенный материал, либо воздействующие на него горячие растворы, обогащенные данными элементами.

В других случаях редкометальная минерализация в осадочно-вулканогенных породах связана с поствулканическими гидротермальными процессами, характерными для заключительных стадий тектоно-магматической активизации. При этом повышенные концентрации лития, рубидия и цезия в осадочных и вулканогенных породах, как правило, связаны с эпигенетическими месторождениями других элементов. Так, например, в гидротермально измененных третичных туфах, развитых в районе бериллиевых месторождений Спёр-Маунтин (США), содержания окиси лития достигают 0,1—0,23%. В свою очередь, формирование этих месторождений сопровождалось флюоритовой и урановой минерализацией.

За последние годы повышенные концентрации лития, рубидия и цезия установлены также в связи с гидротермальными месторождениями ртути, флюорита, золота, урана и других элементов, локализованными в толщах осадочно-вулканогенного происхождения.

Среди вулканогенных образований трахибазальт-липарит-трахилипаритового комплекса, выполняющих депрессию позднепалеозойского возраста, залегают углисто-глинисто-карбонатные породы, которые несут флюоритовую и редкометальную минерализацию. Они слагают отдельные горизонты, выходы которых расположены в зонах главного суб-широтного разлома и сопряженных с ним разломов северо-западного и северо-восточного простирания. Подстилающие и перекрывающие породы представлены пирокластическими и лавовыми образованиями трахи-базальт-липарит-трахилипаритового комплекса с редкими горизонтами туфоконгломератов и туфопесчаников. Литологический состав углистых пород весьма разнообразен — от грубообломочных разновидностей (ту-фоконгломераты и песчаники) до тонкодисперсных (аргиллиты) с отдельными прослоями известняков и кремнистых яшмовидных пород. Однако наиболее распространенной разновидностью являются углистые алевролиты и туфоалевролиты. Состав пород определяется соотношением вулканомиктового (алевро-псаммитового), карбонатного, глинистого и органического материала. Первый присутствует в виде зерен кварца, полевого шпата, а также обломков различных вулканогенных пород. Карбонатный материал представлен ксеноморфными и субидиоморфными выделениями кальцита, доломита и сидерита и составляет от 5 до 100 об.%. Глинистый материал находится в составе большинства разновидностей пород и часто совместно с органическим веществом (OB) образует тонкодисперсную мелкоагрегатную массу; содержание ее в породе колеблется от 1 до 85 об.%. OB представлено тонкодисперсным материалом, составляющим 0,05—1,66 вес.%; реже встречаются углефицированные остатки растений. На участках развития углисто-глинисто-карбонатных пород наблюдается прожилковая и вкрапленная флюоритовая и флюорит-карбонатная минерализация.

В разрезе рудоносного горизонта обычно устанавливаются следующие закономерности распределения элементов.

1. Максимальные концентрации редких щелочных металлов (Li — 0,08—0,1%, Rb — 0,05—0,14%, Cs — 0,02—0,6%) характерны для мало-и безуглистых аргиллитов и глинистых разновидностей туфоалевролитов и известняков, а минимальные (соответственно 0,002—0,003, 0,002—0,004 и 0,0009—0,003%) — для известняков и туфов липаритового состава. Вариации концентраций лития, рубидия и цезия определяются исключительно содержанием в породах глинистого материала и независимо от насыщенности его углеродистым веществом.

2. Повышенные и аномально высокие концентрации фтора приурочены как к аргиллитам (4—8%), так и к флюоритизированным разновидностям карбонатных пород (3—5%). На большей части разреза распределение фтора аналогично поведению редких щелочных металлов.

3. Содержание урана в породах контролируется количеством тонкодисперсного OB. Максимальные концентрации этого элемента обнаружены в сильноуглистых разновидностях пород, а минимальные — в безуглистых породах.

Распределение редких щелочных металлов и фтора выглядит следующим образом. На долю углисто-глинистой фракции приходится 98—99% Li, 75—96% Rb, 63—94% Cs. Фтор находится главным образом в составе углисто-глинистой фракции (61%) и во флюорите (35%). Поэтому основное внимание уделялось изучению состава и минеральных форм глинистой фракции и углеродистого вещества.

Установлено, что тонкодисперсное углеродистое вещество слабо электропроводно, не люминесцирует в диапазоне 2540—3650 А, обладает четким двуотражением и анизотропией в отраженном свете и не просвечивает в тонких осколках и иммерсионных препаратах. Все эти свойства позволяют диагностировать его как графитит. Сравнение ИК-спектра исследуемого графитита с эталонным подтверждает данный вывод: на ИК-спектре с достаточной степенью четкости проявлена полоса поглощения 1640—1670 см-1, отвечающая валентным колебаниям системы сопряжения (—CH = CH—), а также полоса 2500—2600 см-1, соответствующая валентным и деформационным колебаниям функциональных групп ( = CH2 и =CH3). Битуминозные соединения, присутствующие в углистых породах в очень незначительных количествах (0,003—0,0012%), принадлежат к хлороформенному битумоиду А (ХБА)

Для исследования минерального состава глинистого вещества путем отмучивания была выделена фракция <0,001 мм. Согласно результатам рентгеноструктурного и электронографического анализов2, она представлена мономинеральным агрегатом триоктаэдрической слюды политипной модификации 1M с небольшой примесью (3—5%) гидрослюды. Параметры элементарной ячейки слюды: а = 5,189 А, b = 8,988 А, с = 10,17 А и р = 99°48'. Близость величины параметра b к соответствующему параметру диоктаэдрических слюд указывает на вхождение лития в структуру минерала, где этот элемент занимает вакантные октаэдрические позиции. Как показывает химический анализ, рассчитанный кислородным методом по зарядам, слюдистый минерал имеет кристаллохимическую формулу

Полученные данные с учетом результатов дифференциально-термического и ИК-спектроскопического изучения слюды позволили отнести этот минерал к глиноземистому члену изоморфного ряда полилитионит—тайниолит.

Рубидий и цезий в отличие от лития не образуют собственных минералов, а входят совместно с калием в межслоевое пространство литиевой слюды. Следует отметить, что в парагенетической ассоциации с вкрапленным флюоритом наблюдается тонкочешуйчатый агрегат светлой слюды, кристаллохимическая формула которой, рассчитанная по предварительному химическому анализу, следующая:

что указывает на принадлежность ее к магнезиальному члену вышеупомянутого изоморфного ряда.

Таким образом, минералом — концентратором редких щелочных металлов, а также частично и фтора в углисто-глинисто-карбонатных породах являются литиевые слюды переменного состава ряда полилитионит — тайниолит.

Для количественной оценки относительного распределения рассмотренных элементов в углисто-глинисто-карбонатных породах были рассчитаны коэффициенты корреляции (таблица). Как видно из этой таблицы, в породах с малым содержанием глинистого вещества (туфопесчаники и известняки) корреляция между щелочными элементами положительная и значимая. Однако полученные значения не позволяют уверенно судить об относительном накоплении этих элементов в глинистом веществе либо из-за малого количества в породе (известняки), либо из-за того, что корреляционная связь между щелочными элементами определяется не столько глинистым веществом, сколько другими минералами (например, рубидием и цезием, находящимися в полевых шпатах туфопесчаников). В аргиллитах, напротив, значения коэффициентов корреляции между щелочными элементами незначимые. Нарушение этих связей явно свидетельствует о преимущественном накоплении в глинистом веществе рубидия относительно цезия (rэмп = 0,246 при rкрит = 0,482). Оценки коэффициентов корреляции между литием и калием также незначимы, что, в свою очередь, указывает на преимущественное накопление лития в глинистом веществе. Однако в противоположность рубидию и цезию литий входит в октаэдрические позиции слюдистого минерала, замещая магний, что хорошо подтверждается резким нарушением корреляционной связи между литием и магнием при переходе от глинисто-карбонатных пород (rэмп = 0,931 при rкрит = 0,497) к аргиллитам (rэмп = 0,356 при rкрит = -0,707). Наличие значимой положительной корреляции между литием и магнием в глинисто-карбонатных породах позволяет говорить о постседиментационном происхождении доломита за счет выноса магния из глинистого вещества в процессе насыщения его литием. Между литием и фтором во всех литологических типах пород выявлена положительная корреляционная связь, свидетельствующая о пропорциональном насыщении глинистого вещества этими элементами, что особенно наглядно проявляется в бескарбонатных разностях пород (туфопесчаниках и аргиллитах). В глинисто-карбонатных и карбонатных породах уменьшение величины коэффициента корреляции обусловлено появлением флюорита за счет избыточного фтора. Напротив, между литием и ураном корреляционная связь, как правило, отсутствует, что может указывать не только на фиксацию этих элементов в разных компонентах породы, но и на разновременность накопления их в породах.

Изучение взаимосвязей рудообразующих элементов с другими элементами в углисто-глинисто-карбонатных породах методом главных компонентов по матрице вариаций (программа GLCOMP Л.А. Верховской) позволило выявить три ассоциации элементов: первую — Mo—U—As; вторую — Li—Rb—Cs; третью — F—Be—Sr. В результате анализа (скользящее окно — три пробы) графиков распределения значений главных компонент полученных ассоциаций в разрезе одного из рудных горизонтов было установлено (рисунок), что ассоциация Li—Rb—Cs наиболее характерна для глинистых разновидностей пород и обусловлена новообразованием слюдистых минералов ряда полилитионит — тайниолит в парагенезисе с флюоритом. Ассоциация F—Be—Sr, как правило, идентична по характеру распределения первой ассоциации элементов. Однако эта закономерность нарушается в присутствии прожилковой или вкрапленной флюоритизации в углистых породах. Предполагается, что F—Be—Sr ассоциация связана с собственно флюоритовой минерализацией, представленной секущими флюорит-карбонатными прожилками с повышенным содержанием стронция и бертрандит-флюоритовым парагенезом во вмещающих липаритовых туфолавах. Ассоциация Mo—U—As распределяется вне зависимости от первых двух ассоциаций элементов. При этом следует отметить, что максимумы значений главных компонент данной ассоциации, как правило, сопровождаются периферийными максимумами соответствующих значений редкометальной и флюоритовой ассоциаций. He исключено, что формирование ассоциации сопровождалось частичным перераспределением в породах редких элементов и фтора. Проявление этой ассоциации связано с наиболее поздними низкотемпературными гидротермальными процессами, в результате которых образовались приразломные кварц-сульфидные жилы.

Наличие единого минерала — концентратора редких щелочных металлов и фтора и флюорит-тайниолитового парагенезиса, с одной стороны, и тесной пространственной связи ассоциаций Li—Rb—Cs и F—Be—Sr — с другой, позволяет судить о генетической связи фтористого и редкометального оруденений в углисто-глинисто-карбонатных породах. Принимая во внимание приуроченность фтор-редкометального оруденения в углистых породах к зоне регионального разлома, контролирующего расположение наиболее поздних гидротермальных проявлений и месторождений (флюорита, полиметаллов и т. д.), можно предположить, что оруденение формировалось на заключительной стадии тектоно-магматической активизации в период интенсивного развития гидротермальных процессов, завершавших магматическую деятельность.





Яндекс.Метрика