Акцессорный ильменорутил из алмазсодержащих среднедевонских пород Южного Тимана

Вопрос о генезисе алмазсодержа-щих пород Тимана до сих пор остается предметом острых дискуссий. Наряду с гипотезой о россыпях и промежуточных осадочных коллекторах в последние годы появилась теория о том, что Тиман является территорией проявления атипичной коренной ал-мазоносности и алмазоносность связана не с россыпями, а с коренными месторождениями нетрадиционного туффизитового типа [7]. Изучение морфологии, внутреннего строения и химического состава зерен отдельных индикаторных акцессорных минералов и содержания элементов-примесей может внести ясность в решение этого вопроса. Одним из таких минералов является ильменорутил, который образуется в месторождениях разных генетических типов и, в зависимости от того с каким конкретным генетическим типом связан, имеет те или иные типоморфные особенности, позволяющие использовать его для реконструкции условий формирования вмещающих пород.

В этой работе приводятся данные по ильменорутилу из алмазсодержа-щих пород Южного Тимана. В лите ратурных источниках достоверные находки ильменорутила в указанном районе не отмечались. По ильменору-тиловым рентгенограммам некоторых среднетиманских лейкоксенов [2, 9] ранее было установлено, что химический состав этих минералов из полевошпатовых метасоматитов непостоянен, весьма значительны пределы колебаний основных компонентов, мас. %: FeO - 2.06-8.31; TiO2 - 66.18-94.29; Nb2O5 - 3.56-19.77; V2O5 - 0.52-5.61 [3]. Исследования ильменорутилов из гравелитов Ичетъю показали, что они также имеют переменный состав (FexTi3-3xNb2xO6): FeO - 2.63-7.75; Nb2O5 - 7.96-23.33; TiO2 - 68.90-89.40; MnO и Ta2O5 - от сл. до 0.02 % [4]. Описываемый нами ильменорутил является, вероятно, одной из первых находок этого минерала на Южном Тимане.

На юге Тимана алмазсодержащие среднедевонские отложения представлены асыввожской свитой (D2-3as). Нижняя ее часть мощностью 5.5 м вскрыта на восточной стенке щебеночного карьера Асыввож в северозападной части возвышенности Джед-жимпарма. Здесь свита сложена песчаниками с прослоями и линзами гра велитов и глин. Рассматриваемые породы залегают на песчаниках джед-жимской свиты верхнего рифея и перекрываются четвертичными отложениями. Объектом нашего исследования послужил ильменорутил, выделенный из гравелита, сложенного преимущественно кварцевым гравием средней окатанности в мелкозернистом песчаном заполнителе.

Было установлено, что в разрезе асыввожской свиты породообразующими минералами песчаников являются кварц, полевой шпат, альбит, хлорит и серицит. Анализ шлихов показал, что акцессорные минералы представлены гранатом, цирконом, рутилом, ильменитом, танталитом, корундом, лейкоксеном, анатазом, брукитом, монацитом, ксенотимом, ильменорутилом, турмалином, ставролитом, эпидотом, амфиболом, пиритом, лимонитом, глауконитом, лазулитом, самородной медью [1].

Изучение зерен ильменорутила проводилось в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН на сканирующем электронном микроскопе JSM-6400, оснащенном энергодисперсионной приставкой Link ISIS-300 (аналитик

В. Н. Филиппов). Одно из зерен имеет округлую форму, поверхность мелкоямчатая (рис. 1) с наличием царапин, сколов и многочисленных выбоин, что указывает на транспортировку материала. Результаты химического анализа показали, что в составе минерала помимо основных компонентов (ниобия, тантала, титана и железа) присутствуют такие элементы-примеси, как вольфрам, ванадий, олово, марганец и скандий (табл. 1). На поверхности зерна выделяются оловосодержащие (яркие светло-серые) и ниобийсодержащие (серые) негомогенные бесформенные включения, которые, как правило, встречаются совместно и между ними не наблюдается четких границ. Кроме оловосодержащих и ниобийсодержащих фаз, минерал содержит включения с высоким содержанием TiO2 (рутил) (рис. 2).

Таблица 1

Химический состав ильменорутила асыввожской свиты Южного Тимана, мас. %

Номер анализа

TiO, 49.52 49.92 53.5 55.96 85.95 90.24 24.06 26.99 15.62 15.19 7.55 15.02 19.32 13.19 27.79 8.44 14.01

Nb,O, 19.32 19.46 17.52 15.45 4.91 3.83 36.66 39.84

П

13 П 3.16

42.67 40.84 45.51 31.49 46.14 47.17

Та,О, 12.71 12.7 14.21 14.77 3.37 2.23 15.35 6.29 з.а9 1.15 3.63 9.3 9.42 9.7

10.44 8.86 8.95

Компоненты

ВА 13.56 13.03

11.4 11.39 4.11 2.49 11.63 13.19

П.99

1.8 15.11 14.37 16.76 13.87 17.94 15.56

Примечание. Пояснения в тексте.

УА 0.88 0.87 1.41 0.83 0.77 1.14 0.47 0.52 0.1

МпО

2.8

3.18

0.5

0.38

0.82

0.17

3.73

3.65

3.43

2.26

3.66

3.37

SnO, 4.01 4.02 1.96 1.6 0.89 0.07 9.03 9.99

73.31 57.19 83.04 3.8

1.93 2.32 2.35 2.57 2.29

Sc,0

0.73

0.11

WO

0.66

0.65

9.14

10.36

9.09

11.42

12.39

8.65

Рис. 1. Морфология, внутреннее строение зерна ильменорутила из отложений асыввожской свиты

На основании приведенных данных можно сделать вывод о том, что мы имеем дело с распадом ильменорутила. Первичный состав минерала, отмечается в неизмененных светло-серых зонах на поверхности минерала (табл. 1, анализы 1—2); кристаллохимическая формула ^(Ti0,74^Fe0,09^Nb0,08^Sn0,04^Ta0,03^V0,01^)O2 . В более темных частях (табл. 1, анализы 3—4) при небольшом увеличении содержанияTiO₂(53.5—55.96 мас. %) и Ta₂O₅ (от 14.21 до 14.77 мас. %), уменьшается содержание Nb 2 O₅ (15.45— 17.52 мас. %)и Fe₂O₃ (11.4 мас. %). Содержание SnO₂ характеризуется значительно меньшими значениями (от 1.96 до 1.60 мас. %), а по V₂O₅ заметно увеличение почти в 2 раза (1.41 мас. %).

В процессе распада ильменорутила происходит выделение рутила (табл. 1, анализы 5—6). Содержание TiO₂резко повышается и составляет от 85.95 до 90.24 мас. % при довольно низких количествах Nb 2 O 3.83—4.91 мас. % иTa₂O₅от2.23до3.37 мас. %. Содержание Fe₂O₃ составляет 2.49—4.11 мас. %;

и SnO₂ от 0.07 до 0.89 мас. %. Примесь V 2 O 5 находится в пределах от 0.77 до 1.14 мас. %. Появляются оловосодержащие образования (табл. 1, анализы 9—11), в которых содержание SnO₂ характеризуется величинами от 57.19 до 83.04 мас. %; MnO (0.17—0.82 мас. %) и WO 3 (0.65—0.66 мас. %) и ниобийсодержащие фазы (табл. 1, анализы 7, 8, 12—17): содержание Nb 2 O здесь составляет от 31.49 до 47.17 мас. %; MnO — 2.26—3.73 мас. %; WO₃—8.65—12.39 мас. %). Таким образом, можно сделать вывод о том, что на пути из коренного источника в алмазсодержащие девонские россыпи химический состав устойчивого в гипергенезе ильменорутила очищается от примесей (Nb, Sn) за счет избирательного растворения или механического удаления [10].

Составы ильменорутила из различных типов месторождений отличаются величиной соотношений главных минералообразующих компонентов (Nb₂O₅+Ta₂O₅)/TiO₂; Ta₂O₅/Nb₂O₅ и наличием определенных элементов-примесей [8]. Геохимические данные (табл. 2) свидетельствуют о том, что в породах асыввожской свиты присутствует ильменорутил, характерный для гранитных пегматитов, величина соотношения (Nb 2 O₅+Ta 2 O₅)/TiO₂ в которых меняется от 0.54 до 0.65. По Ta 2 O₅/Nb 2 O₅ отношению его можно отнести к ильменорутилу берилл-ко-лумбитовых альбитизированных гранитных пегматитов.

Содержание элементов-примесей в минералах группы ильменорутила также зависит от их генезиса. Так, ильменорутилы из карбонатитов характеризуются повышенным содер

жанием V (V₂O₅ до 5 мас. % — ванадиевый ильменорутил), ильменорутилы из пегматитов и гранитов содержат Sn [8]. Наиболее высокие концентрации ванадия также были установлены в ильменорутилах из полевошпатовых метасоматитов на Среднем Тимане [3]. Микрозондовый анализ ильменорутила из среднедевонских отложений асыввожской свиты показал, что содержание в них V 2 O 5 достигает 1.41 мас. %, а содержание SnO₂ — 4.02 мас. %, а также происходит выделение оловосодержащих образований (с содержанием SnO₂до 83.04 мас. %).

По химическому составу ильменорутил с высоким содержанием ниобия близок к ильменорутилам, установленным Д. Н. Литошко в прото-лочках из кварц-мусковитовых грейзенов с эпидотом и бериллом на Ма-лопатокском проявлении (Приполярный Урал), мас. %: FeO — 7.56; MnO — 0.15; CaO — 0.03; Nb₂O₅ — 46.64; Ta₂O₅ — 1.51; WO₃ — 0.15; SnO₂ — 1.21; TiO 2 — 70.71; кристаллохимическая ^фо р ^м уЛ ^{а (T} i₀ ,75^Nb0,15^Fe0,09^Sn0,01^)O2 ^[5] Образование вольфрамоносного рутила связано с поздними гидротермальными растворами и образованием вольфрамоносных жил с золо-

Таблица 2

Индикаторные отношения главных компо

нентов первичного состава льменорутила из пород асыввожской свиты

Отношения Та, Nb, Ti

(Nb20s+Ta2

O5)/TiO2 *

Ta2O5/Nb2O5

0.65

0.66

2     3     4

0.64 0.59 0.54

0.65 0.81 0.96

*Номер анализа, пояснения в тексте.

Рис. 2. Микровключения и элементы-примеси в ильменорутиле из пород асыввожской свиты (светло-серые включения — оловосодержащие, серые — ниобийсодержащие)

том [6]. Повышение потенциала Ti может быть обусловлено его мобилизацией из вмещающих пород при развитии метасоматических процессов [8].

Таким образом, можно сделать вывод о том, что алмазоносные среднедевонские отложения Южного Тимана являются первично осадочными терригенными породами, прошедшими стадию корообразования, сопровождающуюся метасоматическими преобразованиями. Типоморфные парагенные ассоциации и химический состав ильменорутила показали, что его формирование может быть связано с условиями образования редкометалльных гранитоидов и, возможно, карбонатитов.

Автор выражает благодарность А. М. Пыстину, Ю. И. Пыстиной и В. Н. Филиппову за помощь и ценные советы.