Тантало-ниобаты в породах федотовской свиты верхнего рифея (Средний Урал)

В настоящее время породы черносланцевых формаций считаются одними из наиболее перспективных источников благородных металлов и урана. Кроме того, в этих породах отмечается повышенное содержание многих других элементов, в частности TR, W, Mo, Co, Ti, Zr и др.

Один из крупнейших в мире поясов распространения черносланцевых пород протянулся вдоль Урала и Тимана. В пределах этого пояса выделено множество черносланцевых комплексов разного возраста, оценен характер их металлоносности и перспективы её освоения. Так, перспективными на золотое оруденение считаются рифейские черные сланцы Среднего Тимана (Голубева и др., 2018). На Северном Урале аналогичные прогнозы сделаны для черных сланцев Вишер-ско-Кутимского антиклинория (Петров и др., 2015). На территории западного склона Среднего Урала представителями черносланцевых формаций являются породы фе-дотовской свиты верхнего рифея (Аблизин и др., 1982; Суслов, 2018), общая оценка ме- таллоносности которых наряду с другими районами Урала приведена в работе А.В. Маслова и др. (2017). На Южном Урале также с черносланцевыми толщами силура связываются высокие перспективы на золотое оруденение (Рыкус, Сначев, 1999). Другими перспективными на золото объектами здесь считаются раннекаменноугольные углеродисто-карбонатно-терригенные комплексы (Арифулов и др., 2006; Баранников, 2006). Обобщающими по нескольким районам Южного Урала являются работы А.В. Сначёва и др. (2012). Важными в теоретическом отношении и содержащими обширный фактический материал по разным районам Урала являются работы Я.Э. Юдовича и др., (1990), Я.Э. Юдовича, М.П. Кет-рис (1994), В.Н. Сазонова и др. (2011).

На западном склоне Среднего Урала в 2012–2014 гг. были проведены поисковые работы на выявление месторождений рудного золота в углеродистых терригенно-карбонатных отложениях. Основанием для постановки таких работ послужили результаты ранее выполненных исследований геологического строения и вещественного со става п ород (Золоев и др., 2001; Волченко и

др., 2006; Мазеин и др., 2010; Петров, 2014). В итоге были получены весьма интересные данные не только по золотоносности, но и по многим другим типам минерализаций, а также по петрографии, минералогии и геохимии. Краткая характеристика основных типов минерализации приведена в работе И.В. Бадьяновой и др. (2016). Анализу вулканитов в составе разреза свиты посвящена работа С.Б. Суслова (2018).

Настоящая статья посвящена анализу тан-тал-ниобиевой минерализации в породах фе-дотовской свиты. Ранее наличие повышенных концентраций ниобия было отмечено в черносланцевых породах саткинской свиты нижнего рифея (Маслов и др., 2017). Широко распространено тантал-ниобиевое оруденение в магматических комплексах Южного Урала более молодого возраста (260-270 млн лет). В частности, в миаскитах ильмено-вишневогорского комплекса рудоносные альбититы содержат разнообразный комплекс тантал-ниобиевых минералов (пирохлор, ильменорутил, ферсманит, эшинит и др.).

Общая характеристика объекта исследования

Породы федотовской свиты в геотектоническом отношении приурочены к Каменногорскому антиклинорию. В стратиграфическом отношении они являются составной частью мощного верхнерифейского комплекса, сформированного в обстановках внутрикон-тинентального моря рифтогенной пассивной континентальной окраины. Геологическое положение федотовской свиты в разрезе докембрия, история ее формирования и другие особенности приведены в ранее опубликованных работах (Аблизин и др., 1982; Кур-бацкая, 1986; Петров, 2014; Суслов, 2018).

По последним данным (Суслов, 2018), в составе федотовской свиты выделяются три подсвиты. Нижняя подсвита сложена угли-сто-серицит-кварцевыми сланцами мощностью до 150 м. Ее основные текстурные признаки – тонкая полосчатость, линзовидность, местами тонкослоистость – свидетельствуют о прибрежно-морском генезисе осадков. Толща образовавшихся затем пород была переработана разнообразными наложенными процессами метасоматоза, которые привели к развитию в ней процессов доломитизации, пиритизации, окварцевания, ожелезнения, лейкоксенизации и др.

Средняя подсвита представлена вулканогенными породами мощностью около 300 м. В первичном залегании по форме залежей и минеральному составу они соответствовали в основном риолитам или их туфам с прослоями базальтов (до 80 м). В дальнейшем вулканогенная толща была в высокой степени преобразована наложенными метасоматическими процессами (серицитизации, кар-бонатизации, окварцевания, магнетитизации, гематитизации, хлоритизации, альбитизации и др.). Под их воздействием образовались метариолиты и метабазальты. Наиболее преобразованные разности рассматриваются как разнообразные метасоматиты.

Верхняя подсвита, как и нижняя, представлена углисто-серицит-кварцевыми сланцами мощностью до 700 м. В отличие от нижней в ней встречаются прослои кварци-топесчаников и окремнелых известняков. Некоторые отличия прослеживаются и в характере наложенных процессов. В частности, одним из характерных результатов метасоматоза являлась интенсивная лейкоксениза-ция углистого вещества.

Методика исследования

Материалом для лабораторных исследований послужил керн скважин, пробуренных сотрудниками ОАО «Пермгеолнеруд» в ходе выполнения проекта по изучению золотоносности пород федотовской свиты. Этими скважинами глубиной до 200 м вскрыт её разрез в нескольких точках (рис. 1, 2). Из керна отобраны пробы для шлихового опробования, литолого-петрографических и электронно-микроскопических исследований, а также навески для выполнения рентгенофлуоресцентного анализа.

Представительные пробы массой от 3 до 10 кг подвергались дроблению на щековой дробилке ЩД-6 (Россия) до размерности частиц менее 0,25 мм. После этого в лотке проводилась отмывка дробленого материала с получением «серого» шлиха. Последний разделялся в бромоформе на легкую и тяжё-

vpa-Ctie

Условные обозначения

Неогеновая система. Каракольская серия. Делювиальнопролювиальные образования

Федотовская свита

Углисто-серицит-кварцевые сланцы с подчиненными прослоями кварцитопесчаников

Метариолиты

Nub

Метабазальты

Клыктанская свита

Мраморизованные известняки и доломиты

Сланцы серицит-кварцевые и кар-бонат-серицит-кварцевые

Кварцитопесчаники

/jiRF, In

Усьвинский комплекс габбродоле-ритовый. Дайки габбродолеритов и долеритов

Линевский комплекс. Гранит-порфиры

Коры выветривания

Границы согласного залегания и интрузивные контакты предполага-

емые

Границы несогласного залегания

Разрывные нарушения

Разрывные нарушения, скрытые под вышележащими образованиями

• с.1 Скважина

Рис. 1. Фрагмент геологической карты района исследования с точками опробования отложений фе-дотовской свиты, масштаб 1:25 000 (Суслов, 2018)

лую фракции. Минеральный состав тяжелой фракции определялся под бинокулярным микроскопом Nikon 745 MZ (Япония). Диагностика минералов, помимо традиционных методов (иммерсионный метод с использо- ванием поляризационного микроскопа, определение физических свойств и т.д.), производилась также с использованием мик-розондового анализа. Всего было изучено 130 шлихов.

Из наиболее характерных типов пород федотовской свиты, предоставленных для изучения С.Б. Сусловым, в шлифовальной мастерской кафедры минералогии и петрографии ПГНИУ были изготовлены аншли-фы. Они были сфотографированы на многоцелевом стереомикроскопе Leica MZ 16 фирмы (ФРГ) c получением цветных фотоснимков. Далее аншлифы были исследованы на сканирующем электронном микроскопе JSM 6390LV (фирма JEOL, Япония) с микрофотографированием тантал-ниобиевых минералов. Их первичная диагностика и химический состав определены микрозондо-вым методом с использованием энергодисперсионного спектрометра INCA ENERGY 350 (фирма Oxford Instruments, Великобритания) (аналитик Б.М.Осовецкий). Режим работы микроскопа: рабочее расстояние – 12 мм, сила тока – 15 мА, напряжение – 20 кВт. Использованы эталоны фирмы-изготовителя микроскопа. При определении химического состава мельчайших зерен (менее 5 мкм) в рентгеновский энергетический спектр попадали отражения от окружающего минерал вещества, которые исключались из анализа с последующим нормированием результатов. Попутно на основе качественного микрозондового анализа определялся минеральный состав породы. Всего детально описано 30 аншлифов (углеродистые серицит-кварцевые сланцы, метасоматиты, метариолиты, метабазальты и др.), выполнено 100 количественных микрозондовых анализов.

Содержания ниобия в породах федотов-ской свиты, наряду с другими элементами (всего 27 элементов), определены с применением рентгенофлуоресцентного анализа. Всего выполнено около 500 анализов. Использована аппаратура Сектора наноминералогии ПГНИУ: для пробоподготовки (планетарная шаровая мельница для измельчения и подготовки проб «Pulverisette 5», ФРГ, исполнитель Н.А. Бусыгина, и полуавтоматический лабораторный гидравлический пресс для изготовления таблеточных проб Vaneox 25t, ФРГ, исполнитель А.П. Седунова) и для аналитических исследований (рентгенофлуоресцентный спектрометр S8 Tiger фирмы Bruker, ФРГ, аналитик К.П. Казымов). Использована калибровка по программе TRACE.

Петрография

Комплекс пород, образующих геологический разрез федотовской свиты, очень разнообразен. В его составе можно выделить следующие генетические группы: 1) метаморфические породы (углеродистые и неуглеродистые кристаллические сланцы); 2) магматические породы (интрузивные и вулканогенные); 3) метасоматические образования (альбитизированные сланцы, ожелезнен-ные сланцы, эпидотизированные эффузивные породы, окварцованные породы, доло-митизированные вулканиты, березиты и др.); 4) осадочные породы, находящиеся на стадии метагенеза (кварцитопесчаники, мрамо-ризованные известняки) и катагенеза (оквар-цованные известняки).

Кристаллические сланцы имеют обычно углисто-серицит-кварцевый минеральный состав (рис. 3). Содержания кварца (в нижней подсвите 30–60 %, в верхней – 40–65 %) и серицита (соответственно 20–55 и 18– 30 %) колеблются в очень широких пределах. В результате, особенно в разрезе нижней подсвиты, одни прослои сланцев являются преимущественно кварцевыми по составу, другие – слюдистыми. Обычное содержание углистого вещества – 5–15 %, однако в отдельных прослоях сланцев оно почти полностью отсутствует. Типичными примесями являются гидроксиды железа и пирит. Кроме того, в определенных участках присутствуют метасоматически измененные разности сланцев: хлорит-серицит-гематит-кварцевые, магнетит-хлорит-серицитовые, доломитизированные и др.

В сланцах отмечены повышенные (по сравнению с кларком) концентрации Ti, Zr, Nb, TR. Минералами-носителями этих элементов, как показали результаты детального изучения минерального состава пород, в т.ч. тяжелой фракции, являются типичные минералы зрелых кор выветривания – ильменит, рутил, лейкоксен, циркон, тантало-ниобаты, монацит, алланит и др.

Типичными интрузивными магматическими породами являются гранит-порфиры, в минеральном составе которых преобладают полевые шпаты, кварц и слюды. Акцес-сории представлены цирконом, апатитом, алланитом, тантало-ниобатами, ильменитом, лейкоксеном, гематитом, пиритом и др. (рис. 4). Внедрение гранит-порфиров способствовало широкому развитию процессов метасоматоза (окварцевание, карбонатиза-ция, хлоритизация и др.) в породах федотов- ской свиты, особенно вблизи контактов, и сопровождалось гидротермальными проявлениями с высокими содержаниями сульфидов (Суслов, 2018).

Рис. 3. Углисто-серицит-кварцевый сланец: черные прожилки – углеродистое вещество, бурые – железистые агрегаты, светлые – кварцевосерицитовые прослои

Рис. 4. Гранит-порфир: светлые участки – слюды, серые – кварц, бурые – полевые шпаты

Вулканогенные породы представлены метариолитами и метабазальтами. Среди метариолитов различают порфировые и афировые разности. Порфировые метариолиты отличаются присутствием вкрапленников (20–35%) кварца и полевых шпатов размером до 4 мм, в то время как преобладающая масса вещества апостекловатая. Афировые метариолиты почти полностью апостеклова-тые. Наиболее характерным акцессорным минералом в метариолитах является алланит. Часто метариолиты сильно серицитизирова-ны и карбонатизированы (рис. 5). Метабазальты мощностью до 100 м присутствуют в виде прослоев в риолитах. В их минеральном составе преобладают альбит (20–40 %), хлорит (15–40 %), присутствуют актинолит, карбонаты, эпидот, слюды и др.

Комплекс метасоматитов весьма разнообразен и сильно различается по минеральному составу в зависимости от исходной породы и характера наложенных процессов. Типичными метасоматическими процессами являются окварцевание, альбитизация, доломитизация, эпидотизация, лейкоксенизация, серицитизация и березитизация пород. Многие метасоматиты обогащены магнетитом и хлоритом. Характерным признаком активного воздействия процессов метасоматоза яв- ляется обогащение пород определенными индикаторными минералами: редкоземельными (алланит, паризит, монацит, ксенотим), карбонатными (анкерит, кальцит, доломит), сульфидами (пирит, пирротин, халькопирит,

Рис. 5. Метариолит порфировый, серицитизи-рованный и карбонатизированный галенит, сфалерит, арсенопирит, кобальтин) и др.

Наиболее мощные зоны с интенсивной метасоматической проработкой связаны с вулканогенными породами. В процессе метасоматоза углистое вещество замещается лейкоксеном или гидроксидами железа. Характерными петрографическими типами ме- тасоматитов являются магнетит-хлорит-серицит-кварцевые, апатит-кварц-доломит-альбитовые, доломит-кальцит-альбитовые, кварц-магнетитовые, мусковит-кварц-пи-ритовые, рутил-магнетит-серицит-квар-цевые, алланит-рутил-альбит-серицитовые и др. (рис. 6-9).

Осадочные породы, находящиеся на стадии метагенеза, представлены линзообразными прослоями кварцитопесчаников и мраморизованных известняков в разрезе верхней подсвиты. Результатом воздействия процессов метасоматоза является присутствие окремнелых известняков .

Рис. 6. Метасоматит серицитовый (березит) с органикой (черное)

Рис. 7. Метасоматит: зеленые участки – хлорит, светлые – доломит и кварц, черные – магнетит

Рис. 8. Метасоматит альбит (темные)-карбонатный (светлые)

Рис. 9. Метасоматит альбит (темные)-анкерит (бурые)-серицитовый (сероватозеленоватые)

Минералогия

Тяжелая фракция. Изучение состава тяжелой фракции пород федотовской свиты дает обширную информацию об условиях их формирования и деталях вещественного состава. Например, очень часто в составе тяжелой фракции преобладают мелкие обломки сланцев, что обусловлено насыщенностью их включениями сульфидов. Характерно, что в других прослоях обломки сланцев могут полностью отсутствовать в составе тяжелой фракции. Выход тяжелой фракции обычно колеблется от 0,03 до 0,31 %, но иногда резко снижается до 0,01 % и менее или, наоборот, повышается до 1,2 % в тех же типах пород.

Обработка данных по минеральному составу тяжелых фракций пород федотовской свиты показала, что для них характерны 4 группы минеральных ассоциаций: 1) зеленоцветные силикатные (пироксеновая, амфи-боловая, эпидотовая), 2) сульфидные (пиритовая, пирротиновая, халькопиритовая),

3) карбонатные (доломитовая, анкеритовая) 4) устойчивых минералов (ильменитовая, лейкоксеновая, цирконовая, монацитовая и тантало-ниобатовая).

Минеральная ассоциация тяжелой фракции сильно подвержена влиянию наложенных процессов и тем самым позволяет оценить не только их характер, но и интенсивность (например, по выходу тяжелой фракции). Судя по распространенности тех или иных ассоциаций, особенно большую роль в преобразовании первичного состава пород играют сульфидизация, доломитизация, эпидотизация и лейкоксенизация. При этом пи-роксен-амфибол-эпидотовые ассоциации характерны для метасоматически измененных углеродистых серицит-кварцевых сланцев и метабазальтов. Сульфидные (пиритовая, пирротиновая и др.) ассоциации обычно характеризуют состав тяжелой фракции гидротермально измененных разностей пород, а также сильно преобразованных метасомати-тов и толщ с повышенным содержанием углеродистого вещества. Ассоциации устойчивых минералов (за исключением лейкоксеновых и ильменитовых) характерны только для небольших по мощности прослоев. Лейкоксеновые ассоциации типичны для метасоматически измененных сланцев с высоким содержанием углеродистого вещества. Ильменитовые ассоциации обычны для метабазальтов. Тантал-ниобиевая ассоциация характерна исключительно для тяжелой фрак- ции метариолитов. При этом содержание тантало-ниобатов в тяжелой фракции может достигать 30–50 %.

Минералы тантала и ниобия. Тантал-ниобиевая минерализации в породах федо-товской свиты обусловлена присутствием следующих минеральных видов: ильменору-тила, танталорутила, иттроколумбита и поликраза. В основном эти минералы концентрируются в порфировых метариолитах и гранит-порфирах. В меньшем количестве они присутствуют в метасоматитах и некоторых разностях углеродистых сланцев.

Из тантал-ниобиевых минералов наиболее распространен ильменорутил . В химическом составе большинства зерен ильменору-тила, особенно присутствующего в порфировом метариолите, доля пентаксида ниобия составляет 11,2–14,9 %, диоксида титана – 77–82 %, оксидов железа – 5,5–6,8 %. Примесь тантала присутствует очень редко и достигает 1,5 % (Ta 2 O 5 ) (табл. 1). Весьма редкими примесями являются редкие земли и радиоактивные элементы. Размеры зерен обычно находятся в пределах от 50 до 150 мкм. Зерна, как правило, заметно резорбированы, для них характерна повышенная пористость. Некоторые разности ильменору-тила, например, в микропорфировом метариолите, характеризуются пониженным содержанием оксидов железа, а в качестве примеси присутствует уран.

Таблица 1. Химический состав типичных зерен ильменорутила и танталорутила в порфировых метариолитах и гранит-порфире, мас. %

Оксид	Порфировые метариолиты									Гранит-порфир
TiO 2	76,66	79,48	78,64	63,41	78,94	81,57	77,78	76,57	81,96	83,03
Nb 2 O 5	14,86	12,70	13,22	9,13	13,22	11,47	14,16	14,21	11,20	9,07
Ta 2 O 5	-	-	-	21,86	-	1,48	-	-	-	-
V 2 O 5	-	-	-	-	-	-	-	0,84	-	-
FeO*	6,04	6,52	6,27	5,27	5,71	5,48	6,67	6,84	3,44	5,10
ThO 2	-	-	-	0,33	-	-	-	-	-	-
UO 3	0,38	-	-	-	-	-	-	-	0,59	-
Ce 2 O 3	-	-	0,32	-	-	-	-	-	-	-
SiO 2	0,74	1,30	1,55	-	2,13	-	1,39	1,54	1,57	1,81
Al 2 O 3	1,16	-	-	-	-	-	-	-	1,24	0,75
MnO	0,16	-	-	-	-	-	-	-	-	0,24
Cумма	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100

Рис. 10. Зерна ильменорутила в порфировом метариолите

Рис. 11. З ерна ильменорутила в микропорфировом метариолите

Рис. 12. Ильменорутил в гранит-порфире

Такие зерна имеют небольшие размеры (до 10 мкм), они относительно «свежие» и приурочены к мелким порам и трещинам (рис. 10, 11, табл. 1). Наоборот, ильменору-тил в гранит-порфирах отличается более крупными размерами (обычно более 100 мкм) (рис. 12), повышенной пористостью, пониженным содержанием ниобия и полным отсутствием тантала.

Танталорутил встречается очень редко и только в порфировых метариолитах с высоким содержанием ильменорутила. В нем доля пентаксида тантала достигает 21,86 %, а пентаксида ниобия снижается до 9 %. Уменьшается также содержание железа, появляется примесь тория (табл. 1).

Зерна типичного ильменорутила занимают в породе определенную позицию: они обычно приурочены к контактам зерен кварца с альбитом или серицитом. Форма более крупных зерен удлиненная, овальная или угловатая.

Более мелкие частицы представляют, вероятно, другую генерацию ильменорутила, которая локализуется в пустотно-трещинном пространстве породы.

Таблица 2. Химический состав высокониобиевых зерен ильменорутила (1,2,4,5) и танталору-тила (3) в образцах гранит-порфира, мас. %

Оксид	1	2	3	4	5
Nb 2 O 5	45,69	38,29	32,12	44,52	46,06
Ta 2 O 5	2,97	3,91	32,96	2,32	7,61
TiO 2	31,04	33,63	20,52	29,67	32,91
FeO*	8,19	11,43	10,67	12,62	7,44
MnO	0,20	0,32	0,58	-	-
CaO	1,26	0,75	-	0,85	0,72
La 2 O 3	-	-	-	0,80	-
Ce 2 O 3	2,17	1,97	1,67	2,70	-
Nd 2 O 3	0,87	-	-	-	-
ThO 2	3,50	3,90	1,48	4,15	3,01
UO 3	0,73	1,64	-	-	0,62
Na 2 O	0,24	-	-	0,56	-
Cумма	96,86	95,84	100	98,19	98,37

Они не резорбированы, отсутствует пористость, поверхность сравнительно ровная. Кроме того, в гранит-порфирах нередко встречаются необычные зерна ильменорути-ла и танталорутила с очень высокими содержаниями ниобия (до 48 % Nb2O5) и реже тантала, которые превышают содержание диоксида титана (табл. 2). Характерно также присутствие в них тория и редких земель. Эти зерна отличаются высокой степенью преобразования, что проявляется в следах интенсивного растворения, присутствием внешней оболочки и другими особенностями (рис. 13, 14).

Среди тантало-ниобатов в породах федо-товской свиты широко распространены иттрийсодержащие, которые можно отнести к разностям двух минеральных видов: иттро-колумбита и поликраза (рис. 15–17, табл. 3–5).

Рис. 13. Зерно ильменорутила (светлое) в гра-нит-порфире

20kV X2.000 10pm 0001 3003-380

Рис. 15. Зерно иттроколумбита в кварце гранит-порфира

Рис. 14. Резорбированный кристалл ильменору-тила в гранит-порфире

Рис. 17. Выделения иттроколумбита в порфировом метариолите

Рис. 16. Зерна иттроколумбита в слюдистом прожилке в гранит-порфире

Таблица 4. Химический состав высокотанталовых разностей поликраза в гранит-порфирах, мас. %

Оксид	1	2	3	4
Nb 2 O 5	34,97	38,75	31,74	25,94
Ta 2 O 5	13,71	13,69	23,39	44,53
TiO 2	28,10	25,74	23,26	14,72
Y 2 O 3	6,31	11,50	5,05	10,91
FeO*	9,96	7,75	11,97	0,45
La 2 O 3	-	-	-	0,72
Ce 2 O 3	2,87	1,39	2,38	-
ThO 2	3,22	1,18	1,21	2,72
UO 3	0,86	0	1,00	0
Сумма	100	100	100	99,99

Таблица 5. Химический состав низкотанталовых разностей поликраза в гранит-порфирах, мас. %

Оксид	1	2	3
Nb 2 O 5	41,29	43,28	45,30
Ta 2 O 5	-	0,85	0
P 2 O 5	-	1,42	-
TiO 2	29,35	27,56	27,90
Y 2 O 3	18,57	7,79	17,36
FeO*	0,49	11,30	0
TR 2 O 3	2,75	2,83	1,90
ThO 2	5,50	3,13	5,25
UO 3	0,81	-	0
Сумма	98,76	98,16	97,71

Таблица 3. Химический состав зерен иттроколумбита в сланцах и метариолите, мас. %

Оксид	Хлорит-серицит-кварцевый сланец		Метариолиты
SiO 2	15,65	3,46	9,03	4,54	3,96	8,10	-	-
Nb 2 O 5	53,03	49,30	62,41	64,92	60,89	60,97	55,38	51,02
Ta 2 O 5	-	1,02	0	0	0	0	4,88	7,33
TiO 2	0,94	0,88	-	0,60	-	-	-	0,45
Y 2 O 3	10,37	6,93	18,27	24,22	25,18	16,89	24,88	23,86
TR 2 O 3	1,96	1,47	-	-	0	1,48	5,10	6,64
Al 2 O 3	-	-	1,64	-	1,80	-	-	-
FeO*	15,40	32,57	5,90	3,02	4,55	5,57	5,05	4,90
MnO	-	0,24	0	-	-	-	0	0
ThO 2	1,84	1,90	-	-	0	2,11	3,21	3,99
UO 3	-	-	-	-	0	-	2,55	2,69
CaO	0,81	0,77	2,75	1,63	1,89	2,90	-	-
Cумма	99,97	98,54	100	98,93	98,27	98,02	101,05	100,88

Геохимия

Кларк ниобия для сланцев составляет 11 г/т. Обычно повышенными концентрациями ниобия отличаются пегматиты, редкоме-талльные граниты, карбонатиты и некоторые другие магматические породы. Для метаморфических пород тантало-ниобаты не характерны.

Обработка данных нескольких сотен рентгенофлуоресцентных анализов для полного разреза федотовской свиты по 5 скважинам показала, что диапазон колебания концентраций ниобия составляет от 1 до 388 г/т. Главной причиной, контролирующей содержание ниобия, является различие петрографического состава пород. Наиболее высокие концентрации наблюдаются в эффузивных породах (метариолитах), несколько ниже – в интрузивных (гранит-порфирах). При этом особенно обогащены ниобием метариолиты с порфировой структурой. В их минеральном составе преобладают кварц, альбит, серицит и хлорит, широко распространены микропертитовые сростки.

В собственно черносланцевых породах (серицит-кварцевые сланцы, как углистые, так и без углеродистого вещества) средние для скважин концентрации ниобия в пределах от 20 до 31 г/т. Ниобий не характерен также для метабазальтов (23–76 г/т). Метасоматически измененные сланцы отличаются несколько повышенными концентрациями ниобия (в среднем для скважин – от 70 до 83 г/т) (табл. 6).

Другим существенным фактором, влияющим на распределение ниобия в разрезе фе-дотовской свиты, является присутствие в разрезе нескольких фаз эффузивных излияний с разной степенью металлоносности. В этом отношении весьма показательно сравнение средних содержания ниобия в метариолитах по двум соседним скважинам (скв. 1 и скв. 3), которые различаются почти в три раза.

Наконец, существенные вариации содержаний ниобия наблюдаются и в сланцах, даже в разрезе одной и той же скважины. При низком геохимическом фоне ниобия в сланцах в некоторых прослоях содержатся его повышенные концентрации, нередко превышающие 100 г/т (табл. 7).

В некоторых скважинах наблюдаются несколько прослоев сланцев с высокими концентрациями ниобия, а их чередование в разрезе имеет ритмический характер. Для примера приведены данные по одной из скважин (скв. 4), в которой выявлено ритмическое чередование прослоев сланца с низкими (29–84 г/т) и высокими (134–192 г/т) концентрациями ниобия (табл. 8). При этом обогащенные ниобием прослои имеют меньшую мощность.

Данную закономерность можно объяснить особенностями процессов осадконакоп- ления в позднерифейском бассейне седиментации, а именно: специфическими условиями фациальной сортировки тонкообломочного материала в прибрежной зоне моря. Накопление в большом количестве тонкозернистых ниобиевых минералов в прибрежно-морских условиях, вероятно, происходило под влиянием волновой сортировки с формированием «естественных шлихов» в относительно стабильных условиях.

Повторяемость в разрезе прослоев с повышенным содержанием ниобия можно объяснить закономерной периодичностью этого процесса, что отмечается и в разрезах древних титано-циркониевых россыпей.

Судя по высокому значению коэффициента корреляции, характеризующего связь содержаний ниобия и циркония (+0,89), а также ниобия и церия (+0,72), тантал-ниобиевые минералы попадают в прибрежно-морские осадки позднерифейского возраста вместе с зернами циркона и монацита. Высокая степень сортировки этих минералов по гидравлической крупности подтверждается близким и довольно узким диапазоном их размерности (порядка 0,05–0,1 мм).

Таблица 6. Концентрации ниобия в породах федотовской свиты, г/т

Показатель	Скв. 1				Скв. 3		Скв. 4	Скв. 5
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Максимальный	157	34	152	74	171	388	256	57	224	120	157
Минимальный	22	15	21	17	6	74	4	6	21	102	29
Средний	70	20	70	23	28	191	83	31	125	112	76
Число анализов	29	27	24	13	88	45	59	25	26	3	4

Примечания: 1 – метасоматически измененные альбит-серицит-кварцевые сланцы, 2 – углистые се-рицит-кварцевые сланцы, 3, 6, 9 – метариолиты, 4, 11 – метабазальты, 5 – черносланцевые породы, 7 – метасоматически измененные сланцы, 8 – углистые сланцы, 10 – гранит-порфиры.

Таблица 7. Вариации средних содержаний ниобия в прослоях черных сланцев

Скв. 1			Скв. 2			Скв. 3
Интервал, м	Содержание, г/m	Число проб	Интервал, м	Содержание, г/m	Число проб	Интервал, м	Содержание, г/m	Число проб
4,2–11,5	43	6	2,7–15,0	34	12	148,1–165,3	22	8
13,5–29,2	18	15	15,0–16,3	121	1	165,3–168,5	169	1
39,8–48,0	129	9	16,3–36,5	20	14	168,5–179,0	18	8
96,9–110,5	38	6	36,5–52,6	17	11	–	–	–
–	–	–	80,3–87,7	88	6	–	–	–

Таблица 8. Средние значения концентраций ниобия в прослоях черных сланцев (скв. 4)

Интервал, м	Содержание, г/m	Число проб
13,0–20,5	166	3
20,5–44,0	29	9
55,4–68,4	134	4
68,4–89,5	84	7
89,5–107,0	139	6
107,0–140,3	33	10
140,3–144,5	192	2
144,5–161,2	67	6

Можно предположить, что богатые ниобием, цирконом и монацитом прослои характеризуют области размыва весьма зрелых древних (вероятно, архейских) кор выветривания, сформировавшихся на изверженных кислых породах.

Заключение

• 1.    Тантал-ниобиевая минерализация в породах федотовской свиты верхнего рифея контролируется многими факторами, имеющими существенное значение для познания закономерностей формирования черносланцевых формаций.

• 2.    В определенных типах пород (метариолиты, гранит-порфиры) и прослоях углеродистых сланцев федотовской свиты наблюдаются повышенные концентрации танталониобиевых минералов. Непосредственно в сланцах они сопровождаются редкоземельными (монацит, ксенотим и др.) и титанциркониевыми (рутил, ильменит, лейкоксен, циркон) минералами. Все эти минералы весьма устойчивы к агентам химического выветривания и могут концентрироваться в корах выветривания.

• 3.    В результате интенсивного размыва рифейских пород в ходе эрозии герцинского горного сооружения на Урале в палеозойские и мезозойские отложения Приуралья должно было поступить значительное количество тантал-ниобиевых минералов. В частности, они были обнаружены в среднеюрских базальных конгломератах Вятско-Камской впадины одновременно с золотом, платиноидами и мелкими алмазами (Осовец-кий, 2010, 2013). При их перемыве в современном аллювии концентрации россыпеоб-

• разующих минералов существенно возрастают, что позволяет рассматривать их как комплексные россыпепроявления, освоение которых возможно в будущем.

• 4.    Закономерности распределения тантал-ниобиевых минералов в черных сланцах фе-дотовской свиты дают важную информацию об особенностях стадии седиментогенеза в позднерифейскую эпоху и источниках питания обломочного материала. Ритмичное чередование прослоев с повышенными концентрациями тантало-ниобатов в рифейских черных сланцах – результат сортировки минеральных зерен по гидравлической крупности на морском побережье.