Использование типохимических особенностей монацита для установления стратиграфической принадлежности терригенных пород хр. Сабля (Приполярный Урал)

Монацит — достаточно распространенный акцессорный минерал, известный на Приполярном Урале в породах различного возраста и происхождения, хорошо изученный и широко применяемый для геохронологических исследований жильных и магматических пород. Монациту из палеозойских терригенных пород уделено меньшее внимание, хотя вариации состава этого минерала могут использоваться в качестве индикаторных для установления источников поступления РЗЭ и способов образования и локализации РЗЭ-минерализации при оценке металлогенической перспективности терригенных толщ. Закономерные изменения химического состава монацита позволяют использовать его при реконструкции условий седиментогенеза, объяснения механизмов постседиментационных процессов и пространственного распределения минеральных проявлений [1,8—10].

Изученный монацит обнаружен в метаморфизованных гравелитах в зоне контакта фундамент/чехол в се верной части хр. Сабля (Приполярный Урал). Грубообломочные толщи в западной части Ляпинского антиклинория различаются по возрасту и генезису и могут быть: морскими — хобеинская (RF3 hb) или тельпосская (O1tl) свиты, континентальными — орогенная моласса лаптопайской (V2 —C1lp) свиты или внутриформаци-онными образованиями в составе вулканогенного комплекса пород саблегорской (R3—V1sb) свиты [6, 7, 11]. В целом изученность территории Саб-линского хребта соответствует уровню начала 60-х годов XX века. Позднее авторы проводившихся в районе тематических исследований в соответствии со своими представлениями относили обломочные толщи к тем или иным стратиграфическим подразделениям. Неоднозначность трактовки генезиса и стратиграфической принадлежности обломочной толщи, перспективной на обнаружение редкоземельной и благороднометалль-ной минерализации, определила необходимость ее литолого-геохимического и минералогического изучения. При отсутствии прямых структурногеологических и биостратиграфиче-ских данных монацит в качестве минерала-индикатора состава материнских пород и физико-химических условий осадочного породообразования может быть использован для обоснования стратиграфического положения терригенной толщи.

Содержащий монацит серовато-вишневый гравелит сложен обломками размером 2—5 мм, погруженными в тонко-мелкопсаммитовый (0.05— 0.25 мм) кварцевый заполнитель. Гравийные зерна представлены преимущественно кварцем, реже встречается тонкозернистый кварцитопесча-ник и очень редко — мелкозернистая полевошпат-кварцевая порода. В матриксе содержатся единичные зерна циркона, апатита, турмалина, гематита и карбоната. По результатам нормативного минерального пересчета химического анализа в составе гравелитов преобладает кварц (85.9 %), присутствуют мусковит (6.4 %), кислый (№ 10) плагиоклаз (2.9 %), хлорит

(2.2 %), гематит (1.6 %), магнезит (0.3 %) и ильменит (0.2 %). По данным минералогического анализа, среди акцессорных минералов омечаются также рутил, лейкоксен, эпидот, магнетит и пирит. По составу породообразующих и акцессорных минералов и микроструктурным особенностям изученные гравелиты аналогичны гравелитам тельпосской свиты, описанным в различных районах Приполярного Урала [4, 5]. Важным свидетельством принадлежно сти их к тельпосской свите, а не сходным по петрографическому составу породам фундамента служат выявленные морфологические и структурнохимические особенности монацита.

Монацит представлен слабоока-танными и неокатанными желто-коричневыми призматическими кристаллами и зернами, сложенными пластинчатыми субиндивидами с микровключениями кварца и биотита (рис. 1) и в сростках с последним.

Изученные монациты характеризуются непостоянным составом, не содержат тория или содержат его в незначительных количествах (табл. 1).

Содержание La ₂ O ₃ в различных частях одного зерна изменяется практически в 2 раза (обр. 102501-1), в остальных случаях незначительно. Количество Ce ₂ O ₃ находится в пределах 30.58—34.23 мас. %. Примесь неодима

Рис. 1. Кристалл монацита с включениями слюды и кварца и отпечатками включений, обр. 102501-4. Цифрами показаны точки, в которых проведены замеры: 1—3 — монацит (табл. 1), 4 — SiO₂ 100 мас. %; 5 — Al₂O₃ 19.0,

SiO₂ 57.49, K 2 O 4.0, Fe₂O₃17.6 мас. % *

Nd 2 O 3 весьма существенна во всех образцах (8.85—15.33 мас. %). В монаците с максимальным содержанием Nd 2 O ₃ обнаружено также 1.64 мас. % Sm 2 O 3 . Торий установлен в одном образце, также имеющем неоднородное строение.

В спектре лантаноидов прослеживается обратная зависимость в содержании La 2 O ₃ и Nd 2 O ₃ (табл. 2, рис. 2). По соотношению главных минералообразующих элементов они соответствуют Ce-La-монациту и один состав — Nd — монациту (табл. 2, рис. 3). Соотношение Ce : La: Nd в спектре лантаноидов отражает значительное преобладание церия над лантаном и неодимом и позволяет количественно оценить корреляционную зависимость второстепенных элементов.

По составу изученные нами монациты соответствуют ранней генера-

Таблица 1

Химический состав монацитов*, мас. %

№ обр.	№ точки	Р2О5	СаО	Ьа20з	Се2О3	Рг2О3	Nd2O3	Sm2O3	ThO2	Расчетная формула монацита
102501-1	1	34.63	0.78	12.12	31.84	3.66	15.33	1.64	—	(Ceo^aNdo^oLaojsPro о5Сао,оз8т0,о2)о.89 РдотСЦ
	2	29.60	—	23.26	33.63	3.46	9.59	—	—	(Сео.49 Lao.34 Ndo.14 Рг 0.05)1.01 Р0.99О4
102501-2	1	35.60	0.57	19.38	30.74	2.22	10.12	—	—	(Ceo.4i Lao,26 Ndo.i3Pr о,озСао.о2)о,85 РдодСЦ
	2	35.48	—	17.86	30.58	2.88	10.30	—	—	(Ceo.4i Lao.24 Ndo.14 Pr 0.04)0.82 Р 1.10О4
102501-3	1	30.75	—	23.28	32.73	4.10	9.14	—	—	(Свод? Lao,33 Ndo,i3 Рг о,об)о,98 PL01O4
	2	31.16	—	24.62	33.23	2.14	8.85	—	—	(Ceo.47 Lao.35 Ndo.i2Pr 0.03)0.97 P1.02O4
102501-4	1	37.23	—	18.66	32.40	1.15	9.46	—	1.10	(Ceo.42 Lao.24 Ndo.^Pr o.oiTho.oi)o.8o P1.11O4
	2	27.96	—	20.50	33.89	3.79	13.11	—	—	(Ce0.5i La0.3i Ndo,.) Pr о.об)ьоб P0.96O4
	3	30.04	—	21.40	34.23	2.18	10.04	—	2.11	(Ceo.49 Lao,3i Ndo.14 Pr о.озТЬо 02)0,98 Pi,oo04

‘ Монациты изучались с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM—6400 с энергетическим рентгеновским спектрометром Link.

Рис. 2. Распределение оксидов РЗЭ в монаците

ции гранитных монацитов, включенных в биотит и калиевый полевой шпат [3], для которых характерно отсутствие редких земель иттриевой группы, относительно постоянное содержание церия и колебание содержаний примесей. Составы исследованных нами зерен значительно отличаются от известных в регионе монацитов метаморфогенной генерации, содержащихся в породах фундамента или переотложенных из них [1, 5, 9— 13], а также от гидротермальных [2, 8] по соотношению основных элементов и составу примесей. Все изученные монациты содержат включения сингенетичного с ними биотита: A1 2 O 3 — 27.71—40.18, SiO ₂ — 33.83—61.63, K 2 O — 7.56—9.28, Fe ₂ O ₃ — 2.12—3.06 мас. %. Присутствие на поверхности зерен монацита включений неустойчивого к выветриванию биотита является признаком близкого расположения источника терригенного материала. К востоку и западу от выходов

Таблица 2

Спектр лантаноидов в монацитах, мас. %

проблематичных гравелитов располагаются несколько некрупных интрузивных тел биотитовых гранитов саль-неро-маньхамбовского ( y V—C^I) комплекса. Сростки биотита с монацитом обнаружены и изучены О. В. Удорати-ной в шлифах из гранитов (устное сообщение). Нами проведены микро-зондовые исследования биотита, содержащего микровключения монацита из протолочной пробы гранита. Во всех случаях составы биотитов и монацитов, в том числе набор и соотношение микропримесей, одинаковы.

Таким образом, изученные породы по литологическим особенностям, химическому и минеральному составу аналогичны тельпосским гравелитам сопредельных районов Приполярного Урала. Типохимические особенности монацитов, содержащих включения биотита, являются важным аргументом для отнесения гравелитовой толщи к тельпосской свите нижнего ордовика. Гравелиты унаследовали петрофонд подстилающих метаморфических пород фундамента, а также биотитовых гранитов сальнеро-мань-хамбовского (уV—C1S1) комплекса, не имеют геохимических и минералогических признаков присутствия материала коры выветривания и не содержат обломков допалеозойских пород и минералов, подвергшихся существенным гипергенным изменениям. Быстрая скорость погружения и близость береговой линии способствовали интенсивной дезинтеграции, размыву недавно образованных гранитных массивов, фракционированию и переотложению тяжелых акцессорных минералов. Последовавшие постдиагенетические изменения не привели к существенному изменению их внешнего облика и состава, что позволяет использовать особенности монацита в качестве минералогического критерия при установлении возраста палеонтологически не охарактеризованных терригенных толщ.

Работа выполнена при финансовой поддержке Программ фундаментальных исследований УрО РАН № 12-У-5-1008 «Редко- и благороднометалльная минерализация осадочного генезиса в нижнепалеозойских толщах севера Урала».