Титаномагнетит-ильменитовое оруденение Арсентьевского габбро-сиенитового массива (Западное Забайкалье)

Массивы, образованные породами дифференцированных габброидных комплексов, можно отнести к перспективным в отношении их апатитоносиости. Повышенные количества апатита связаны обычно с меланократовыми габброидами, нередко включающими титаномагнетитовое оруденение. Концентрация апатита в них не велика поэтому его извлечение рентабельно лишь попутно с эксплуатацией основных полезных ископаемых - железа и титана. Такими месторождениями апатита на территории Восточной Сибири являются Кручининское в Восточном и Арсентьевское в Западном Забайкалье.

Геологическое строение

Арсентьевский массив расположен в центральной части хребта Моностой, к западу от с. Ар-сентьевка. Обнаженная часть массива занимает около 20 км2. Геологическое строение Арсентьевского массива изучено довольно детально. Массив описывался как интрузив центрального типа [2], ядро которого сложено габброидами, а периферические части - сиенитами (рис. I).

В плане массив имеет овальную форму, слегка удлиненную в меридиональном направлении. Габброиды з анимают южную часть массива, сиениты - северную. Контакт габброидов с вмещающими породами и с прорывающими их сиенитами неровный, с многочисленными бухтообразными затеками и выступами сиенитов в габбро [1].

Четвертичные отложения

Граниты

Сиениты

Расслоенная серия

Лейкогаббро и анортозиты

Рис. i, Г оологическая схема Арсентьевского массива (по данным О. А. Богатикова, 1956; с дополнениями и изменениями А.С, Мехоношина, Р.А. Бадмацыре-новой)

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (ipauj № 05-05-97246), № НШ-2284.2003.5, Фонда содействия отечественной науке.

Габброиды на всех участках своего распространения в большей или меньшей степени расслоенны. Наиболее ярко расслоенность в габброидной серии проявлена в северной и южной частей массива. Здесь она выражена чередованием лейкократовых и меланократовых прослоев. При этом расслоенность подчеркивается неравномерным распределением темноцветных силикатов (оливина, пироксена, керсутита) и послойным насыщением породы магнетит-ильменитовой минерализацией.

К расслоенной габбро-анортозитовой серии приурочено титаномагнетит-ильменитовое оруденение. По условиям локализации и морфологическим признакам оно подразделяется на сингенетическое и эпигенетическое. Сингенетическое оруденение, наиболее распространенное, представлено вкрапленными, а эпигенетическое - массивными (сплошными) рудами. Как правило, вкрапленные руды приурочены к безапатитовым и апатитсодержащим феррогаббро, а также к пироксенитам с содержанием рудных минералов от 10 до 25 об.%. Рудные феррогаббро развиты среди наиболее дифференцированных участков интрузива, где они чередуются с лей-когаббро (до анортозитов) и нормальными габбро.

Массивные руды образуют тела разнообразной формы и размеров, преобладают линзовидные и жилообразные. Они обычно находятся внутри ареалов вкрапленных руд среди расслоенных габброидов и контролируются протомагматической трещиноватостью. Контакты рудных тел с вмещающими габброидами, как правило, тектонические.

Минеральный состав руд

По минеральному составу вкрапленные руды делятся на титаномагнетит-ильменитовые и апатит-титаномагнетит-ильменитовые. В последних содержание апатита доходит до 10-15 об.%, но они, по сравнению с первыми, имеют подчиненное значение. Главные рудные минералы представлены магнетитом и ильменитом. Между собой они находятся в тесной ассоциации, образуя неправильной формы ксеноморфные агрегаты в интерстициях зерен силикатных минералов и кристаллизуясь всегда после них. Размер зерен варьирует от 0,04 до 2-3 мм. В незначительных количествах они отмечаются в виде более мелких включений в пироксене, керсутите и плагиоклазе. Отдельные зерна магнетита и ильменита обнаруживают различную степень идиоморфизма в зависимости от их количественного соотношения: более идиоморфные зерна характерны для минерала, присутствующего в меньшем количестве. Наблюдается как “гомогенный” магнетит, имеющий состав, близкий к теоретическому, так и высокотитанистый со структурой распада твердого раствора в виде пластинок ильменита. Ильменит также имеет непостоянный состав, выражающийся в присутствии в разных количествах Fe3+.

Кроме рудных минералов и апатита, руды слагаются переменным количеством оливина, пироксена и плагиоклаза. Встречаются амфиболы и биотит. В незначительном количестве в апа-тит-титаномагнетит-ильменитовых рудах присутствуют сульфиды и шпинель, содержание которой значительно ниже, чем в сплошных и вкрапленных железотитановых рудах.

Минеральный состав сплошных руд довольно однообразен. Они на 70-90 % представлены агрегатом магнетита, титаномагнетита и ильменита. Магнетит несколько преобладает (иногда в 2-3 раза) над ильменитом. По сравнению с вмещающими их вкрапленными рудами зерна рудных минералов здесь более крупные (до 3-5 мм). В незначительных количествах в рудах присутствуют сульфиды (пирит, пирротин, халькопирит, марказит и пентландит), которые обычно образуют отдельные мелкие зерна и, реже, их агрегаты. Характерной особенностью сплошных руд является постоянное присутствие в незначительных количествах апатита и повышенное содержание шпинели, количество которой в отдельных образцах достигает 10-30 %. Присутствует керсутит.

Наиболее высокое количество TiO2 (6,48 мас.%) содержит магнетитовая фаза титаномагнетита из сплошной руды, микроструктура которого образована тонким срастанием магнетита, ильменита, шпинели и ульвошпинели (?). Магнетитовая фаза титаномагнетита из ферро габбро, обладающая решетчатым или груборешетчатым строением, содержит заметно меньше ТЮ2 (0,18-0,91 мас.%). Еще ниже содержание титана (0,06-0,08 мас.%) в магнетитовой фазе титаномагнетита из габбро.

Содержание ТЮ2 в ильмените, образующем пластинчатые включения в титаномагнетите, из вкрапленных руд составляет 48,68 мас.%, из сплошных - 53,31 мас.%. Шпинелевая фаза из вкрапленных руд содержит от 0,1 до 0,3 мас.% Т1О2, тогда как шпинель из сплошных руд, образующая каплевидные структуры распада в магнетите, содержит TiO2 4,94 мас.%, в ильмените -0,96 мас.%. Марганец преимущественно связан с фазой ильменита (0,52-1.57 мас.%) и значительно в меньшей степени - магнетита (0,07-0,19 мас.%). Содержание магния в магнетите из руд намного превышает (до 1,57 мае.%) таковое в феррогаббро и габбро (0,08 мас.%). Mg концентрируется в пластинках ильменита в сплошных рудах, где его содержание достигает 7,94 мас.%. Алюминий в магнетитовой фазе сплошных руд содержится до 1,73 мас.%, тогда как для пород максимальное содержание его достигает 0,11 мас.%. Ильменит беден примесями алюминия (0,06 мас.% АЬОэ), и только в структурах распада твердого раствора в сплошных рудах присутствует А12ОЗ до 5,55 мас.%. Основная часть алюминия в титаномагнетитах связана с присутствием шпинелевой фазы.

В качестве второстепенного минерала в рудах отмечаются амфибол. В соответствии с номенклатурой амфиболов по химизму все они относятся к группе кальциевых амфиболов, высокожелезистые (керсутит). Крупные кристаллы керсутита более интенсивно окрашены в бурый цвет и резче плеохроируют, что, по-видимому, свидетельствует о большей их железистости и титанистости. Из других особенностей проанализированных амфиболов отмечается высокое содержание глинозема, титана и щелочей по сравнению с габброидами.

В биотитах сплошных руд значительно меньше FeO и, соответственно, больше MgO, TiOz, NazO, чем во вкрапленных рудах.

Состав моноклинного пироксена определенным образом связан с составом плагиоклаза. С наиболее основными плагиоклазами (Ап40) ассоциируют наиболее магнезиальные пироксены (MgO 14,56 мас.%). Железистость пироксенов колеблется от 20 до 26%.

С увеличением количества рудного минерала увеличивается и железистость (содержание фаялитового компонента) оливина до Fa36. Содержание никеля коррелируется с железистостью.

Апатит в феррогаббро и рудах распространен неравномерно, содержание его изменяется в значительных пределах и нередко возрастает настолько, что руды становятся апатит-ил ьменит-титаномагнетитовыми. Присутствие апатита в основных породах и рудах может дать информацию о составе летучих компонентах. Апатит из габброидов и руд Арсентьевского массива относится к фтор-апатитам. Содержание фтора в рудах (1-2 мас.%) заметно меньше, чем в габб-роидах и вкрапленных рудах (2-3,5 мас.%). По-видимому, именно высокая концентрация фтора и фосфора наряду с повышенной щелочностью первичной базальтовой магмы явилась главным побудителем ликвации, а, вместе с ней, и образования рудных скоплений [3]. РЗЭ в апатитах из габброидов Арсентьевского массива обнаруживают обычный для базальтов характер распределения: от тяжелых лантаноидов к легким направленно увеличивается их относительная концентрация, степень разделения умеренная (La/Yb=21-36), отчетливо проявлен европиевый минимум. Вместе с тем, апатит из руд по сравнению с апатитом из габброидов не обнаруживает европиевого минимума.

Заключение

Полученные данные не противоречат ликвационной гипотезе образования титаномагнетит-ильменитовых руд с апатитом [4].