Типизация циркона щелочно-гранитного массива Халдзан-Бурэгтэг (Западная Монголия)

Профильная специализация редкометалльного оруденения сложнодифференцированного щелочногранитного массива Халдзан-Бурэгтэг, расположенного в Западной Монголии, в зоне регионального разлома, разделяющего каледониды Монгольского Алтая и ранние каледониды Озерной зоны, — Y-TR-Zr-Nb. Оруденение представлено разными генетическими типами — позднемагматическим, пегматитовым и пневматолито-гидротермальным. Наиболее широко проявлена во всех генетических типах оруденения циркониевая минерализация, которая включает такие минеральные виды, как циркон, эльпидит, Са-эльпидит, кальциокатаплеит, бацирит и бадделеит [1]. Характер минерализации заметно меняется при переходе от одного генетического типа к другому. Наиболее широкий спектр минералов Zr свойствен редкометалльным щелочно-гранитным пегматитам массива, в которых установлены практически все перечисленные минеральные виды, за исключением кальциокатаплеита. В поздних редкометалльных гранитах массива развиты циркон, эльпидит и гиттинсит. Для метасоматитов характерен только циркон и бадделеит [1]. Как видно, циркон обнаружен во всех генетических типах циркониевой минерализации района [1, 2].

Задачи и методы исследования

Известно, что типохимизм и морфологические особенности минерала являются типоморфными и меняются при изменении условий его образования [3]. Поэтому изучение химического состава и морфологических особенностей циркона имеет важное научное и практическое значение. Авторами были проведены исследования химического состава (рентгеновский энергодисперсионный микроанализ Oxford INCA Energy-350, аналитик Д. В. Лычагин, рентгенофлюоресцентный анализ на спектрометре Oxford ED-2000, аналитик Е. Д. Агапова, ЦКП «АЦГПС»,

НИ ТГУ), особенностей структуры минерала (рентгеноструктурный анализ, аналитик Т. С. Небера, ЦКП «АЦГПС», НИ ТГУ) и онтогениче-ский анализ (стереомикроскоп Leica ES2). Для исследования были отобраны образцы циркона из редкометалль-ных гранитов и пегматитов Халдзан-Бурэгтэгского массива, а также из эпидот-кварцевых метасоматитов и щелочно-гранитных пегматитов Ца-хиринского редкометалльного проявления, расположенного в экзоконтак-товой метасоматической зоне северного выхода массива.

Результаты

Циркон широко распространен в гранитах и пегматитовых жилах участка Халдзан-Бурэгтэг. Для гранитов, а также пегматоидных, субграфических и блоковых зон пегматитовых тел свойственны разнозернистые (размером до первых миллиметров), хорошо образованные кристаллы, рассеянные в полевошпатовом агрегате или присутствующие на границе с зернами кварца. Кристаллы циркона из гранитов относятся к морфотипу P3. Здесь и далее морфотипы выделяются согласно принятой классификации циркона, основанной на зависимости роста и вариации символов пирамидальных граней кристаллов циркона от химизма и степени неоднородности среды кристаллизации (IA — индекс агпаитности) и призматических граней от температуры и водонасыщен-ности материнских и дифференцированных расплавов (It — индекс теме-ратуры) [3,4]. Для всех зон первичной кристаллизации пегматитовых жил участка Халдзан-Бурэгтэг выявлен морфотип S14 Более поздние генерации циркона в них связаны с формированием кварц-альбитового замещающего комплекса. В этом случае минерал представлен вкрапленностью изометричных и неправильных по форме зёрен, кристаллами и гнездообразными скоплениями. Обычно он ассоциирует с кварцем. Размеры зёрен циркона варьируют в пределах 0.5— 2 мм, редко достигая больших величин. Доминирующие, хорошо образованные обелисковидные кристаллы соответствуют морфотипу Q2. В меньших количествах в жилах присутствуют ксеноморфные мелкозернистые (менее 1 мм) выделения циркона псевдоморфоз по эльпидиту. Псевдоморфозы слагает весьма тонкозернистый агрегат, состоящий из смеси циркона, альбита, кварца, флюорита, иногда эгирина. Циркону псевдоморфоз свойствен морфотип G1. Характерной особенностью всех цирконов участка Халдзан-Бурэгтэг являются присутствующие в них радиоактивные дворики.

Циркон пегматитов и метасоматитов участка Цахирин различается визуально. Зерна и кристаллы циркона из метасоматитов имеют обычно зональное строение с наличием зон различной окраски. Для циркона метасоматитов типична розовато-коричневая окраска различной интенсивности, которая в пределе становится темно-бурой. Циркон пегматитов в целом заметно темнее. Его окраска всегда остаётся темно-бурой, варьируя лишь по интенсивности. Габитус циркона исследованных пород также отличается. В метасоматитах минерал представлен морфотипом Р 1 и образует хорошо огранённые кристаллы размером до 3—4 мм. Циркон из щелочно-гранитных пегматитов участка Цахирин характеризуется морфотипом Р₃, размер его зерен и кристаллов достигает 2 мм. Радиоактивные изменения характерны только для циркона пегматитов участка, в метасоматитах они не обнаруживаются.

Типохимической особенностью циркона участка Халдзан-Бурэгтэг является повышенное содержание тория, отчасти урана и пониженное гафния. В большинстве проанализированных проб содержание ThO2 варьирует на уровне 0.10—0.87 мас. %. Наиболее информативным в отношении химического состава оказался циркон пегматитов и метасоматитов участка Цахирин. По данным рентгено-флюоресцентного анализа, в цирконе метасоматитов и пегматитов обнаружен большой набор примесных элементов. Существенная часть их (Sn, TR, Hf, Nb, Fe, Ti), несомненно, имеет изоморфное происхождение, остальные, по-видимому, связаны с механическими включениями посторонних минеральных фаз (Cr, Sr, Ba, Ga и др.). В отличие от цирконов из пегматитов для большей части выделений этого минерала в метасоматитах не характерны метамиктные превращения и радиоактивные дворики, что свидетельствует о более низких концентрациях радиоактивных элементов. В то же время анализ одного из образцов показал содержание 0.26 % урана и 0.45 % тория. Отношение урана к торию для циркона участка Цахирин варьирует от 1.7 до 2.7 для метасоматитов и пегматитов соот ветственно. В составе всех проб циркона наблюдается устойчивая изоморфная примесь железа (0.4— 0.76 мас. %), что отражает специфику процесса минералообразования на участке, характеризующуюся повышенным фоном щёлочности. При этом циркон метасоматитов отличается от циркона пегматитов аномально высокими концентрациями иттрия и других редких земель, а также Nb и Fe. Уровень накопления Hf в цирконе массива довольно низок и не достигает обычных средних значений (1 % HfO2). При общей обеднённости примесями выделяется циркон пегматитов участка Цахирин, характеризующийся повышенным содержанием Hf (до 0.57 %) и, как следствие, более высоким Zr/Hf-отношением (0.67 против 0.34) в цирконе метасоматитов. Относительная обогащённость Hf циркона пегматитов и гранитов массива указывает на связь элемента с процессом кристаллизационной дифференциации, в то время как остальные элементы-примеси в минерале метасоматитов перераспределяются непосредственно в ходе процессов метасоматического замещения, частично захватываясь даже в форме механических включений посторонних микрофаз.

Для всех образцов циркона были получены рентгенограммы и рассчитаны параметры элементарной ячейки: циркон метасоматитов а0 = 6.58; с0 = 5.93 А; циркон пегматитов участка Цахирин а0 = 6.58; с0 = 5.95 А; циркон пегматитов участка Халдзан-Бурэгтэг а0 = 6.59; с0 = 5.95 А; циркон гранитов а0 = 6.58; с0 = 5.94 А; циркон из псевдоморфоз а0 = 6.59; с0 = 5.93 А. Следствием реализации гете-ровалентных схем замещения в ходе формирования минерала, сопровождавшегося вхождением в структуру меньших по размеру ионного радиуса катионов Fe3+и Nb5+, явилось уменьшение параметра С0 элементарной ячейки циркона метасоматитов и псевдоморфоз до 5.93 вместо обычных 5.95 А, свойственных циркону пегматитов и гранитов.

Все типы циркона, выделенные авторами, отличаются своеобразием химического состава и морфологии, что отражает особенности среды их минералообразования и дальнейшего преобразования. Обобщенный комплекс типоморфных признаков выделенных типов циркона Халдзан-Бу-

Типизация циркона массива Халдзан-Бурэгтэг Typification of zircon Khaldzan-Buregteg massif

Выводы

Результаты всестороннего анализа типоморфизма циркона различных пород массива Халдзан-Бурэгтэг позволили провести его типизацию. Выделены два генетических типа циркона — магматический и метасоматический. Для первого типа, магматического, свойственного редкометалльным гранитам и пегматитам участков Ца-хирин и Халдзан-Бурэгтэг, выявлено преобладание морфотипов P3 и S14 [3]. Данные морфотипы соответствуют температуре образования минерала 750 °C. Индекс температуры (It), отражающий зависимость кристалло-морфологии циркона от температуры, составляет 500, а индекс популяции (IA), определяющий зависимость морфологии от щелочности, варьирует от 500 (в пегматитах) до 700 (в гранитах). Второй тип, метасоматический, характеризуется морфотипами Q2, G1 и P1 Этим морфотипам соответствуют температуры кристаллизации от 600 до 700 °C. Так, для циркона кварц-альбитового замещающего комплекса пегматитов IA составляет 100, It — 400; для циркона из псевдоморфоз IA равен 700, It — 200; для циркона метасоматитов IA составляет 700, It — 300. В целом, согласно морфологическому анализу циркона, его кристаллизация происходила в интервале температур от 750 °C (позднемагматический и пегматитовый) до 650—600 °C (пневматолито-гидротермальный). В смене типов и подтипов циркона прослеживается эволюция становления щелочно-гранитного массива Халдзан-Бурэгтэг.