Калиевый полевой шпат рудных щелочных метасоматитов (Средний Тиман)

На Среднем Тимане в районе Четласского Камня комплексы пород, несущие редкометалльно-редкоземельные проявления, формируют Косьюский рудный узел [1–3]. В состав рудного узла включаются Косьюское, Мезенское (Мезенское и Нижнее Мезенское), Бобровское (Бобровское и Нижнее (Новое) Бобровское), Октябрьское рудные поля.

Рудные тела локализованы в кварцитопесчаниках светлинской свиты (Октябрьское, Новобобровское), ви-зингской свиты (Косьюское и Нижне-Мезенское) четлас-ской серии и метатерригенно-карбонатных отложениях (Верхне-Щугорское) павьюгской и ворыквинской свит бы-стринской серии.

Методы исследований

При проведении комплексных исследований рудных редкометалльно-редкоземельных образований Четлас-ского Камня Среднего Тимана произведено опробование пород жильного комплекса и фенитов. В ЦКП «Геонаука» (г. Сыктывкар) исследовались состав и структура КПШ. Структурный контроль минеральной принадлежности проводился рентгеновским дифракционным анализом (дифрактометр Shimadzu XRD-6000 Cu-анод, ток – 30 mA, напряжение – 30 kV, фильтр Ni, углы сканирования 2θ от 2 до 60º, шаг сканирования 2θ – 0,05, скорость съемки – 1º / мин). Параметры элементарной ячейки минералов рассчитывались с помощью программы Unit Cell. Микрозондовые исследования проведены на спектральном электронном микроскопе Tescan Vega 3 LMH с энергодисперсионным детектором X-MAX 50 mm Oxford Instruments.

Принимались во внимание следующие рентгеноструктурные параметры КПШ. По дифракционному максимуму 2θ(201) и его величине d оценивалась структурная примесь альбитового минала [4]. По методике Кролла и Рибби, в которой используются данные по Δ2θ(130), рассчитывалась степень триклинности (Δt1) [5]. Al-Si упорядоченность кристаллической решетки КПШ (t1) рассматривалась по положению дифракционных максимумов (060) и (204), положения линий этих максимумов связаны с параметром t1 рядом уравнений [6]. Интерпретация структурной группы КПШ приводится по работе [5]. Температура кристаллизации оценена по графику изменений равновесной упорядоченности КПШ (t1) от температуры [7].

Обсуждение результатов

Рудовмещающими редкометалльно-редкоземельную минерализацию породами являются кварцитопесчаники, по которым развиваются калиевый полевой шпат, пироксен (эгирин), плагиоклаз (альбит), формируя наряду с натриевыми также и калиевые метасоматиты. Петрографические исследования в калиевом метасоматите показывают, что процесс щелочного метасоматоза происходил за счет растворения кварцевой матрицы кварцитопесчаников и замещения калиевым полевым шпатом, альбитом, эгирином всех первичных минералов кварцитопесчаников. Во всех рудных полях развита колумбит-монацитовая минерализация, на Октябрьском – колумбит-ксенотимовая. В южной части Четласского блока в пределах Верхне-Щугорского рудного поля калиевые и натриевые метасоматиты развиваются по субстрату карбонатных пород. Редкометалль-но-редкоземельная минерализация представлена здесь пирохлором (Pb-, Sr-, U-), монацитом, Fe-Ti-Nb фазами.

Октябрьское рудное поле. Рудовмещающие жильный комплекс породы нижней части светлинской свиты развиты в междуречье рек Павьюги и Бобровой. Жильный комплекс имеет неоднородное строение. Центральная часть сложена альбититами, на их контактах с кварцито-песчаниками проявлена фенитизация в виде образования калишпатизированных, альбитизированных и эгиринизи-рованных разностей [8]. Рудными минералами являются колумбит и ксенотим.

Исследовалась монофракция калиевого полевого шпата (проба ОМ1а-16) из метасоматизированного (альбитизи-рованного, калишпатизированного и эгиринизированного) кварцитопесчаника. Калиевый полевой шпат ярко-розового цвета образует плотный, сливной тонкозернистый агрегат, развивающийся по матриксу кварцитопесчаников.

По данным микрозондового анализа, содержание оксида натрия в калиевом полевом шпате в основном незначительно и варьирует от 0.19 до 0.29 мас. %, что соответствует содержанию альбитового минала не более 0.02–0.03 % (табл. 1).

Результаты обработки данных порошковой дифрактометрии показали следующее. Положение отражения (20¯1) и величина d = 4.23 свидетельствуют о незначительной примеси альбитового компонента в его составе [4]. Калиевый полевой шпат является триклинным, степень триклинности (Δt1) равна 0.566–0.98, что следует из разобщенности пиков (130) и (-130) [6]. Используя методику Кролла и Риб-

Таблица 1

Химический состав калиевого полевого шпата

Table 1

Chemical composition of potassium feldspar

№ обр.	Т.н.	SiO 2	Al 2 O 3	K2O	Na2O	FeO	Сумма
Октябрьское
ОМ-1а-16	11	65.02	18.59	16.62	0.29	0.00	100.52
ОМ-1а-16	21	64.80	18.43	16.78	0.23	0.00	100.24
ОМ-1а-16	51	64.13	18.41	16.55	0.19	0.25	99.53
ОМ-1а-16	61	64.75	18.57	16.73	0.21	0.63	100.84
ОМ-1а-16	84	64.02	18.52	16.37	0.21	1.94	101.06
Новобобровское
HB1-16	11	64.17	18.23	16.61	0.33	0.00	99.34
HB1-16	13	63.55	18.12	16.35	0.29	0.00	98.31
HB1-16	22	65.83	18.39	16.26	0.38	0.00	100.86
HB1-16	167	66.04	18.71	16.94	0.00	0.00	101.69
Нижне-Мезенское
MEZ1-3	22	63.66	18.25	16.39	0.23	0.24	98.76
KM4-2	5	63.13	18.08	17.42	0.00	0.00	98.63
KM4-2	9	65.83	17.99	16.55	0.00	0.00	100.37
GB-MEZ1-1	11	63.42	18.19	16.43	0.26	0.6	99.60
GB-MEZ 1-1	23	64.44	18.33	16.49	0.28	0.43	99.98
Верхне-Щугорское
SRK-56a		65.69	18.93	16.58	0.00	0.00	101.2

Таблица 2

Результаты рентгеновского исследования и температуры формирования щелочных полевых шпатов из фенетизированных кварцитопесчаников

Table 2

Results of X-Ray study and temperatures of formation of alkaline feldspars from fenetized quartzite sandstones

Номер образца 2θ(201) 2θ(130) 2θ(130) 2θ(060) 20(204) t о t,m Dt, = 1,о-1, m T°C Октябрьское OM1a-16 20.99 23.19 23.98 41.81 50.54 1 0 0.98 375 OM6-16 21.0 23.54 24.00 41.92 50.55 0.81 0.25 0.5658 375 Новобобровское НБ-1-16 20.9 23.24 24.03 41.86 50.61 0.965 0.005 0.96 420 Нижне-Мезенское GB-MEZ1-1 21.03 23.28 24.02 41.89 50.64 0.88 0.08 0.81 450 GB-MEZ1-2 20.98 23.35 23.80 41.85 50.68 0.72 0.18 0.55 505 GB-MEZ1-3 20.89 23.29 24.00 41.83 50.65 0.89 0.025 0.86 500 GB-MEZ1-4 20.97 23.35 23.92 41.87 50.66 0.88 0.055 0.82 485 GB-MEZ2 21.06 23.40 24.02 41.96 50.76 0.87 0.055 0.81 490 KM 4-1 20.88 23.25 23.90 41.78 50.63 0.84 0.05 0.79 510 Верхне-Щугорское SRK 56-2 21.04 23.57 24.10 41.83 50.59 0.714 0.246 0.465 445 би [6], по положению дифракционных максимумов (060) и (204) была определена Al-Si упорядоченность (2t1=1), что соответствует максимальному микроклину [5]. Кристаллизация полевых шпатов происходит в достаточно широком интервале температуры и давления, которые влияют на их структурные особенности [7]. Для исследованного микроклина температура соответствует 375º C (табл. 2).

Новобобровское рудное поле. Рудовмещающие жильный комплекс породы светлинской свиты развиты в нижнем течении р. Бобровая. Жильный комплекс представлен кварц-гетит-гематитовыми жилами с оторочками калиевого полевого шпата и/или карбоната. Фенитизирован-ные кварцитопесчаники представлены калишпатизиро-ванными, альбитизированными и эгиринизированными разностями [9]. В пределах рудного поля отмечена дайка ультраосновных пород [10-12]. Рудными минералами являются колумбит и монацит.

Исследован калиевый полевой шпат (проба HB1-16) из калишпатизированного кварцитопесчаника, развитого в зальбандовой части кварцевой жилы мощностью 2 м. Калиевый полевой шпат имеет ярко-розовый цвет, наблюдается в разноразмерных оторочках кварцевых жил, а также пропитывает метапесчаники. По данным микрозондового анализа, содержание оксида натрия в калиевом полевом шпате находится на уровне 0.33–0.38 мас. % (см. табл. 1). В пересчете на альбитовый минал это составляет 0.03 %.

Рентгенографические параметры: положение дифракционного максимума 20 (201) соответствует 20.90° КПШ, d=4,25, что указывает на минимальную структурную примесь альбитового минала [4]. Исследуемый полевой шпат является триклинным, это следует из расхождения пиков (130) и (130), имеющих соответствующие характеристики: 20(130) = 23.24, 20 (130) = 24.03. Степень триклинности (At1)=0.96. Al-Si упорядоченность кристаллической решетки КПШ (t1) оценивалась по положению дифракционных максимумов (060) и (204); 20(060)=41.86, 20 (204) =50.61 соответственно. Положения линий этих максимумов связаны с параметром t1 рядом уравнений [6], при решении уравнений получены параметры T-позиций: t1o=0.965, t1m=0.005, t2o=t2m=0.0171, соответствующие низкому микроклину [5].

Температура кристаллизации для изученного низкого микроклина равна 420° С.

Нижне-Мезенское рудное поле. Рудовмещающие комплексное редкометалльно-редкоземельное оруденение метатерригенные отложения визингской свиты четласской серии расположены в верховьях р. Мезени. Минерализация локализована в зонах катаклаза как вмещающих метаморфитов, так и кварц-полевошпатовых жил («Жила Большая»). Из магматических пород в пределах рудного поля отмечена дайка щелочных пикритов четласского комплекса. Рудная минерализация представлена монацитом, колумбитом.

Калиевый полевой шпат для исследований отобран из интенсивно катаклазированных калишпатизированных и ожелезненных кварцитопесчаников и обломков калиевого полевого шпата из зоны жилы, сложенной брекчией.

По данным микрозондового анализа, в калиевом полевом шпате содержится незначительное количество оксида натрия - 0.23-0.28 мас. %, что соответствует 0.02-0.03 ми-нальным процентам альбита.

Рентгенографические исследования показали следующее. Положение отражения (201) соответствует 20.88-21.06, и величина d = 4.21-4.25, что указывает на наличие незначительной примеси альбитового компонента в его составе [4]. Калиевый полевой шпат является триклинным, степень триклинности (At1) равна 0.55-0.86, что следует из расхождения пиков (130) и (130) [6]. Al-Si упорядоченность была рассчитана по положению дифракционных максимумов (060) и (1204), параметр 2t1 варьирует в пределах 0.89-0.93, что соответствует промежуточному микроклину [5]. По графику изменений равновесной упорядоченности КПШ (t1) от температуры были оценены температуры кристаллизации исследованных минералов [7], они составляют 450–510 ° С.

Верхне-Щугорское рудное поле. Расположено в верхнем течении р. Щугор (правый приток р. Выми). Щелочные метасоматиты развиты по метатерригенно-карбонатным отложениям быстринской серии в пределах Северной Залежи рудного поля. В метасоматитах наблюдается полосчатость, обусловленная чередованием калиево-полевошпатовых, альбит-эгириновых прослоев.

По результатам микрозондового анализа содержание оксида натрия в калиевом полевом шпате не обнаружено. Данные порошковой дифрактометрии показывают, что дифракционный максимум 20(201) соответствует 21.04° калиевого полевого шпата при параметре d=4.22, это говорит о незначительной структурной примеси альбитового минала [4]. Из расхождения пиков 20(130) = 23.20, 20(130)= 24.03 следует, что изученный КПШ является триклинным, степень триклинности (At 1 )=0.469. По положению дифракционных максимумов 20(060)=41.83, 20(204)=50.59 оценивалась Al-Si упорядоченность кристаллической решетки КПШ (t 1 ), параметр 2t 1 =0.96, что соответствует низкому микроклину [5]. Температура кристаллизации равна 445° С.

Заключение

Исследован КПШ из щелочных рудных (редкометалль-но-редкоземельных) метасоматитов Косьюского рудного узла Среднего Тимана, который, наряду с альбитом, является одним из ведущих минералов рудных фенитов.

В изученных калиевых полевых шпатах данные по незначительной примеси оксида натрия (0.19–0.38 мас. %) по результатам микрозондового анализа подтверждаются рентгено-структурными исследованиями, которые также свидетельствуют о минимальной структурной примеси альбитового компонента в КПШ.

Калиевый полевой шпат рудных фенитов рентгеноструктурно является микроклином, установлено несколько его разновидностей: максимальный микроклин (Октябрьское рудное поле), низкий микроклин (Новобобровское и Верхне-Щугорское рудные поля), промежуточный микроклин (Нижне-Мезенское рудное поле).

Калиевые полевые шпаты фенитов формировались при воздействии щелочных растворов на кварцитопесчаники в довольно широком интервале температур – от 375° до 510° С. Самыми низкотемпературными (375° С) являются наиболее упорядоченные максимальные микроклины Октябрьского рудного поля. Для низких микроклинов установлены температуры 420° и 455° С (для Новобобровского и Верхне-Щугорского полей соответственно). Наименее упорядоченный промежуточный микроклин Нижне-Мезенского рудного поля образовался в интервале 485–510° С.