Калиевый полевой шпат рудных щелочных метасоматитов (Средний Тиман)
Автор: Куликова К.А., Удоратина О.В., Макеев Б.А., Шуйский А.С.
Журнал: Известия Коми научного центра УрО РАН @izvestia-komisc
Статья в выпуске: 2 (54), 2022 года.
Бесплатный доступ
Калиевый полевой шпат (КПШ), наряду с альбитом, является одним из ведущих минералов редкометалльно-редкоземельных фенитов Косьюского рудного узла Среднего Тимана.В исследованных калиевых полевых шпатах данные о незначительной примеси оксида натрия (0,19-0,38 мас.%) по результатам микрозондового анализа подтверждаются рентгеноструктурными исследованиями, которые также свидетельствуют о минимальной структурной примеси альбитовой составляющей. Калиевый полевой шпат рудных фенитов по данным порошковой дифрактометрии представляет собой микроклин, установлено несколько его разновидностей: максимальный микроклин (Октябрьское рудное поле), низкий микроклин (Новобобровское и Верхне-Щугорское рудные поля), промежуточный микроклин (Нижне-Мезенское рудное поле).КПШ фенитов образовались при действии щелочных растворов на кварцитовые песчаники в довольно широком интервале температур от 375° до 510° С. Самые низкие температуры (375° С) имеют наиболее упорядоченные максимальные микроклины Октябрьского рудного поля. Для низких микроклинов установлены температуры 420° С и 455° С соответственно для Новобобровского и Верхне-Щугорского месторождений. Наименее упорядоченный промежуточный микроклин Нижне-Мезенского рудного поля формировался в интервале 485-510° С
Микроклин, фениты, температура кристаллизации, средний тиман
Короткий адрес: https://sciup.org/149140004
IDR: 149140004
Текст научной статьи 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
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.
Список литературы Калиевый полевой шпат рудных щелочных метасоматитов (Средний Тиман)
- Ивенсен, Ю.П. Магматизм Тимана и полуострова Канин / Ю.П. Ивенсен. – Москва-Ленинград: Наука, 1964. – 126 с.
- Костюхин, М.Н. Байкальский магматизм Канино-Тиманского региона / М.Н. Костюхин, В.И. Степаненко. – Ленинград: Наука, 1987. – 232 с.
- Тиманский кряж. Т. 2. Литология и стратиграфия, геофизическая характеристика земной коры, тектоника, минерально-сырьевые ресурсы / ред. Л.П. Шилов, А.М. Плякин, В.И. Алексеев. – Ухта: УГТУ, 2009. – 460 с.
- Марфунин, А.С. Полевые шпаты – фазовые взаимоотношения, оптические свойства, геологическое распределение / А.С. Марфунин. – Москва: Изд-во Академии наук СССР, 1962. – 275 с. – (Труды ИГЕМ. Вып. 78).
- Минералы: справ. – Москва: Наука, 1960. – Т.5: Каркасные силикаты. Вып.1: Силикаты с разорванными каркасами, полевые шпаты / гл. ред. Г.Б. Бокий, Б.Е. Боруцкий; отв. ред. Н.Н. Мозгова, М.Н. Соколова. – Москва. 2003. – 583 с.
- Kroll, H. Determining (Al, Si) distribution and strain in alkali feldspars using lattice parameters and diffractionpeak positions: A review / H. Kroll, P. Ribbe // American Mineralogist. – 1987. – Vol. 72. – P. 491–506
- Рентгенография основных типов породообразующих минералов (слоистые и каркасные силикаты) / под ред. В.А. Франк-Каменецкого. – Ленинград: Изд-во «Недра», 1983. – 359 с.
- Удоратина, О.В. Октябрьское рудное поле (Средний Тиман): Ar-Ar данные / О.В. Удоратина, А.В. Травин, И.Н. Бурцев, К.В. Куликова, И.А. Губарев // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. – 2020. – № 17. – С. 534–538.
- Удоратина, О.В. Возраст метапесчаников верхнедокембрийской четласской серии Среднего Тимана на основании U-Pb датирования детритных цирконов / О.В. Удоратина, И.Н. Бурцев, Н.Ю. Никулова, В.Б. Хубанов // Бюл. МОИП. Отд. геол. – 2017. – Вып. 5. – С. 15–32.
- Udoratina, O.V. Geochemical characteristics of alkaline picrites of rare-metal-rare-earth ore fields (Middle Timan) / O.V. Udoratina, K.V. Kulikova, D.A. Varlamov, A.M. Shmakova // “Magmatism of the Earth and related strategicmetal deposits”. Proc. XXXVI Int.Conf., Saint Petersburg State University, 23–26 May 2019. – Moscow: GEOKHI RAS, 2019. – S. 313–316.
- Удоратина, О.В. Ультраосновные породы Новобобровского рудного поля (Средний Тиман): минералогия, петрография / О.В. Удоратина, А.М. Шмакова, Д.А. Варламов, А.С. Шуйский // Известия Коми научного центра УрО РАН. – 2021. – № 3 (49). – С. 14–21.
- Удоратина, О.В. Новобобровское рудное поле (Четласский Камень, Средний Тиман): Ar-Ar данные / О.В. Удоратина, А.В. Травин, И.Н. Бурцев, К.В. Куликова // Геосферные исследования. – 2021. – № 2. – С. 21–28.